Бактерии общаются электрическими сигналами

Для оптимального применения ресурсов среды бактерии в биоплёнке обмениваются между собой электрохимическими импульсами.

Бактерии формируют сверхсложные сообщества, применяя для общения между собой разнообразные химические сигналы: одна бактерия выделяет некую молекулу, которую ловит вторая бактерия и в соответствии с содержанием молекулярного «письма» предпринимает какие-то действия. Наряду с этим вовсе необязательно, дабы такие молекулы создавались как раз для «почтовых» целей – они смогут быть простым продуктом жизнедеятельности, легко микробы обучились принимать их и как социальные сигналы, информирующие о том, как идут дела в колонии.

В колониях клетки Bacillus subtilis общаются между собой посредством электрохимических сигналов. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.) Бактериальная биоплёнка на поверхности нержавеющей стали. (Фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)‹ ›

Но такие химические послания – не единственный метод общения бактерий: сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего поняли, что они смогут отправлять друг другу электрические импульсы, подобные тем, каковые бегают в нейронных цепях высших животных. Гюроль Сюэль и его коллеги в далеком прошлом занимаются биоплёнками, каковые формируются из множества бактериальных клеток, загружённых в плотный межклеточный матрикс, защищающий бактерий от негативных действий окружающей среды – биоплёнки прочно держатся на поверхности субстрата, и в них тяжело пробраться разнообразным токсинам. (Увидим, что биоплёнки образуют не только бактерии, но и грибы, водоросли, простйшие.) Как клетка на краю колонии может выяснить, что происходит в центре, в случае если между ней и центром находится участок плотного вещества, через что молекулы смогут идти довольно продолжительное время? А в это же время общение между «центром» и «окраиной», без сомнений, имеет место.

Пара месяцев назад та же несколько исследователей разместила статью, в которой говорилось, как рост колоний Bacillus subtilis зависит от распределения необычных социальных ролей между «окраинными» и «центральными» территориями (на всякий случай оговоримся, что при бактерий нельзя говорить об подлинных социальных ролях, как они понимаются у насекомых либо, скажем, приматов). Такая разделение биоплёнки предполагает обмен сигналами между дальними «сотрудниками»: к примеру «внутренние обитатели» информируют «внешним», что рост направляться приостановить, по причине того, что питательные вещества не успевают доходить до центра.

О том, что тут задействованы электрические сигналы, удалось додуматься из-за аминокислоты глутамата, недочёт которой прежде всего побуждал бактерий притормозить с расширением колонии. Глутамат (остаток глутаминовой кислоты) – узнаваемый возбуждающий нейромедиатор; иначе, у бактериальных клеток имеется особые белки, трудящиеся ионными каналами, чья задача – пропускать те либо иные ионы вовнутрь клетки либо из неё. В нейронах такие каналы покупают особенную важность, поскольку чтобы импульс появился и побежал по нейронной мембране, необходимо поменять заряд по обе её стороны, а заряд – это ионы.

Словом, у исследователей были предпосылки к тому, дабы поискать «нейронный» механизм общения у бактерий. И вправду, как пишут авторы работы в Nature, у тех же B. subtilis удалось подметить трансформации мембранного электрического потенциала, каковые соответствовали трансформациями в динамике роста биоплёнки. Причём трансформации в мембранном потенциале, обусловленные работой ионных каналов, порождали электрохимический сигнал, что распространялся по всей колонии.

Ведущим ионом тут был ион K: из-за перераспределения калия между средой и клеткой происходили перемены в бактериальном обмене веществ. В случае если же белки ионных каналов неестественным образом отключали, электрические колебания в колонии прекращались. Имеется соблазн сравнить бактериальную колонию с мозгом, но это будет изрядным преувеличением: электрический обмен сигналами оказывает помощь оптимальным образом организовать жизнь биоплёнки, но до многозадачности и сложности нейронных цепей «бактериальном мозгу» весьма и весьма на большом растоянии. Помимо этого, ещё предстоит правильнее обрисовать механизм распространения сигнала: какова тут роль глутамата, выступает ли он в этом случае настоящим нейромедиатором и т. д.

Многие патогенные бактерии формируют прочные плёнки, от которых весьма тяжело избавиться, в итоге, и кариозный процесс у нас начинается из-за таких вот прочно осевших на зубной эмали микробов. Быть может, новые эти окажут помощь нам бороться с трудноуничтожимыми колониями вредных микроорганизмов.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Длинноклювый путешественник
• Физики ищут гробницы фараонов

Как общаются бактерии

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Как бактерии договариваются друг с другом

  Для оптимального роста колонии внешние и внутренние клетки бактериальных биоплёнок сумели распределить между собой что-то наподобие социальных функций….

• Помнят ли бактерии своих предков

  Умение отличать собственных родственников от чужих имело возможность появитьсяв эволюции различными дорогами. Мы скорее отзовёмся на просьбу о помощи, в…

• Иммунитет влияет на сахарный обмен через кишечных бактерий

  В зависимости от уровня интерферона в пищеварительной совокупности делается меньше либо больше живущих в ней симбиотических бактерий, от которых зависит…

• Как бактерии изо рта заканчивают свою жизнь в сердце

  Многие из нас считают, что бактериальные колонии во рту смогут причинить нам минимум вреда, в самом нехорошем случае нас может ожидать поход к…