Бактерії спілкуються електросигнали

Бактерії формують досить складні спільноти, використовуючи для спілкування один з одним різноманітні хімічні сигнали: одна бактерія виділяє якусь молекулу, яку ловить інша бактерія і у відповідності до змісту молекулярного «листи» робить якісь дії. При цьому зовсім необов`язково, щоб такі молекули створювалися саме для «поштових» цілей - вони можуть бути звичайним продуктом життєдіяльності, просто мікроорганізми навчилися сприймати їх і як соціальні сигнали, повідомляють про те, як йдуть справи в колонії.

Але такі хімічні послання - не єдиний спосіб спілкування бактерій: співробітники Каліфорнійського університету в Сан-Дієго виявили, що вони можуть посилати один одному електричні імпульси, подібні до тих, які бігають в нейронних ланцюгах вищих тварин. Гюроль Сюель і його колеги давно займаються біоплівки, які формуються з безлічі бактеріальних клітин, занурених в щільний міжклітинний матрикс, що захищає бактерій від несприятливих впливів зовнішнього середовища - біоплівки міцно тримаються на поверхні субстрату, і в них важко проникнути різноманітним токсинів. (Зауважимо, що біоплівки утворюють не тільки бактерії, але і гриби, водорості, найпростіші.) Як клітка на краю колонії може дізнатися, що відбувається в центрі, якщо між нею і центром знаходиться ділянка щільної речовини, через який молекули можуть йти досить довго? А тим часом спілкування між «окраїною» і «центром», безсумнівно, має місце.

Відео: Еврика. Бактерії і мікроби в організмі

Кілька місяців тому та ж група дослідників опублікувала статтю, в якій говорилося, як зростання колоній Bacillus subtilis залежить від розподілу своєрідних соціальних ролей між «окраїнними» і «центральними» зонами (На всякий випадок обмовимося, що в разі бактерій можна говорити про справжні соціальних ролях, як вони розуміються у комах або, скажімо, приматів). Така диференціація біоплівки передбачає обмін сигналами між далекими «колегами»: наприклад «внутрішні жителі» повідомляють «зовнішнім», що зростання слід призупинити, бо поживні речовини не встигають доходити до центру. Про те, що тут задіяні електричні сигнали, вдалося здогадатися через амінокислоти глутамату, недолік якої в першу чергу спонукав бактерій пригальмувати з розширенням колонії. Глутамат (залишок глутамінової кислоти) - відомий збудливий нейромедіатор- з іншого боку, у бактеріальних клітин є спеціальні білки, які працюють іонними каналами, чиє завдання - пропускати ті чи інші іони всередину клітини або з неї. У нейронах такі канали набувають особливої ​​важливості, адже для того, щоб імпульс виник і побіг по нейронної мембрани, потрібно змінити заряд по обидві її сторони, а заряд - це іони.

Словом, у дослідників були передумови до того, щоб пошукати «нейронний» механізм спілкування у бактерій. І дійсно, як пишуть автори роботи в Nature, у тих же B. subtilis вдалося помітити зміни мембранного електричного потенціалу, які відповідали змінами в динаміці зростання біоплівки. Причому зміни в мембранному потенціалі, обумовлені роботою іонних каналів, породжували електрохімічний сигнал, який поширювався по всій колонії. Провідним іоном тут був іон калію: через перерозподіл калію між кліткою і середовищем відбувалися зміни в бактеріальному обміні речовин. Якщо ж білки іонних каналів штучним чином відключали, електричні коливання в колонії припинялися. Є спокуса порівняти бактеріальну колонію з мозком, однак це буде неабияким перебільшенням: електричний обмін сигналами допомагає оптимальним чином організувати життя біоплівки, але до якої складності і багатозадачності нейронних ланцюгів «бактеріальному мозку» дуже і дуже далеко. Крім того, ще належить точніше описати механізм поширення сигналу: яка тут роль глутамата, чи виступає він в даному випадку справжнім нейромедіатором і т. Д.

Відео: Бактерії. Розум під мікроскопом

Багато патогенні бактерії формують міцні плівки, від яких дуже важко позбутися, врешті-решт, і карієс у нас починається через таких от міцно осіли на зубній емалі мікробів. Можливо, нові дані допоможуть нам боротися з трудноунічтожімимі колоніями шкідливих мікроорганізмів.

Джерело: nkj.ru

Відео: Початок (з субтитрами)