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.

Умение договариваться и распределять социальные роли в сообщества считается свойством высших животных и человека. Тем необычнее тут выглядят опыты исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего – в собственной статье в Nature они пишут, что им удалось найти распределение социальных ролей в поведении бактерий Bacillus subtilis.

Гюроль Сюэль (Gurol S?el) и его сотрудники изучали биоплёнки B. subtilis – биоплёнки складываются из бактериальных клеток и выделяемых ими веществ, образующих внеклеточный матрикс. Такие колонии очень прочны – они оказывают помощь микробам удерживаться на поверхности субстрата и защищают бактериальное сообщество от негативных внешних действий.

Бактерии Bacillus subtilis. (Фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.) Динамика колонии Bacillus subtilis – остановки роста, начавшиеся с определённой величины колонии, продемонстрированы зелёными контурными линиями. (Фото Suel lab, UC San Diego.)‹ ›

Но, достигнув некоей численности, у колонии-биоплёнки начинает изменяться скорость роста: она возрастает в размере, но достаточно необычным образом, то ускоряя собственный рост, то замедляя. Сравнение таких колебаний с математической моделью продемонстрировало, что это имеется итог внутреннего конфликта в бактериальном «поселении».

Вправду, бактериям в плёнке имеется почему конфликтовать: те из них, каковые живут, в центре колонии, больше защищены от вредной химии и каких-нибудь антибиотиков – а также, благодаря своим товарищам, обитающим на периферии. Иначе, периферийные клетки пользуются ещё нетронутыми питательными ресурсами среды, и чем больше делается колония, тем больше возможность, что внутренние клетки окажутся на голодном пайке.

Но биоплёнке удаётся дать добро непростую обстановку благодаря следующей уловке: внешние клетки не смогут жить без некоего вещества, синтезируемого внутренними клетками. Иногда «внутренние обитатели» биоплёнки тормозят его синтез, дабы «пограничники» не через чур разрастались и не съедали всё около. Но через чур ограничивать в росте внешних товарищей внутренние клетки не смогут, в противном случае они откроются страшным внешним действиям.

Разумеется, что и внутренние, и внешние члены колонии нуждаются друг в друге, не обращая внимания на взаимопротиворечащие интересы друг друга. Это простая обстановка что у бактерий, что у людей, и выход тут один – обучиться договариваться. В далеком прошлом как мы знаем, что у некоторых бактерий имеется так именуемое чувство кворума – свойство координировать собственное поведение посредством молекулярных сигналов.

К примеру, патогенные бактерии Pseudomonas aeruginosa смогут размножаться в пределах хозяина без ущерба, пока они не достигают определённой концентрации. В то время, когда их численность делается достаточной, дабы преодолеть иммунную совокупность хозяина, P. aeruginosa становятся агрессивными, приводя к болезни. Но чтобы решить нападать, необходимо посчитать самих себя, и вот тут включается чувство кворума, в то время, когда по концентрации некоего сигнала бактерии выносят ответ, пора переходить к активным действиям либо нет.

Но при B. subtilis уже в самой биоплёнки происходит что-то наподобие разделения труда – возможно заявить, что чувство кворума осложняется подобием социальной роли. Само собой разумеется, это не та социальная судьба, которую возможно видеть у животных. Легко бактерии нашли метод регулировать личный рост так, дабы оптимальным образом расходовать питательные вещества и в один момент готовьсяк внешней угрозе, и метод данный возможно назвать, по крайней мере, частично, в полной мере социальным.

Наряду с этим бактерии генетически не отличаются друг от друга, другими словами будет ли клетка вести себя как внешняя либо внутренняя, зависит от того, где она окажется.
 Авторы работы продемонстрировали, что колебательный рост оказывает помощь колонии в целом выдержать химическую атаку извне, другими словами умение договариваться с сотрудником-соперником несёт эволюционные преимущества кроме того для бактерий. Кроме этого удалось расшифровать химические сигналы, которыми обмениваются периферия и центр колонии. Многие патогенные бактерии формируют биоплёнки, в следствии которых с ними не редкость весьма тяжело бороться, так что в случае если мы обучимся вмешиваться в химическое общение в колонии, возможно будет делать бактерий в ней более эгоистичными – так, что биоплёнка разрушала бы сама себя.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Хочешь выиграть – подумай об этом на иностранном языке
• Датчики, которые чувствуют отдельные молекулы

Как нервные клетки общаются друг с другом

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Бактерии общаются электрическими сигналами

  Для оптимального применения ресурсов среды бактерии в биоплёнке обмениваются между собой электрохимическими импульсами. Бактерии формируют сверхсложные…

• 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…

• Как вирусы решают судьбу бактерии

  Попавшим совместно в бактериальную клетку бактериофагам приходится решать, вступать ли им между собой в непримиримую борьбу либо же начать сотрудничать….

• Как бактерии отличают свою днк от вирусной

  Молекулярный мусор оказывает помощь бактериальной клетке запоминать последовательности из вирусных генов, дабы потом применять их для отражения вирусной…