Версия для слабовидящих
Бактерии общаются электрическими сигналами Печать Email
Новости об инновациях
12.11.2015

Для оптимального использования ресурсов среды бактерии в биоплёнке обмениваются друг с другом электрохимическими импульсами.

Бактерии формируют довольно сложные сообщества, используя для общения друг с другом разнообразные химические сигналы: одна бактерия выделяет некую молекулу, которую ловит другая бактерия и в соответствии с содержанием молекулярного «письма» предпринимает какие-то действия. При этом вовсе необязательно, чтобы такие молекулы создавались именно для «почтовых» целей – они могут быть обычным продуктом жизнедеятельности, просто микроорганизмы научились воспринимать их и как социальные сигналы, сообщающие о том, как идут дела в колонии.

В колониях клетки Bacillus subtilis общаются друг с другом с помощью электрохимических сигналов. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)

Но такие химические послания – не единственный способ общения бактерий: сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что они могут посылать друг другу электрические импульсы, подобные тем, которые бегают в нейронных цепях высших животных. Гюроль Сюэль и его коллеги давно занимаются биоплёнками, которые формируются из множества бактериальных клеток, погружённых в плотный межклеточный матрикс, защищающий бактерий от неблагоприятных воздействий внешней среды – биоплёнки прочно держатся на поверхности субстрата, и в них трудно проникнуть разнообразным токсинам. (Заметим, что биоплёнки образуют не только бактерии, но и грибы, водоросли, простйшие.) Как клетка на краю колонии может узнать, что происходит в центре, если между ней и центром находится участок плотного вещества, через который молекулы могут идти довольно долго? А между тем общение между «окраиной» и «центром», несомненно, имеет место.

Бактериальная биоплёнка на поверхности нержавеющей стали. (Фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)

Несколько месяцев назад та же группа исследователей опубликовала статью, в которой говорилось, как рост колоний Bacillus subtilis зависит от распределения своеобразных социальных ролей между «окраинными» и «центральными» зонами (на всякий случай оговоримся, что в случае бактерий нельзя говорить об истинных социальных ролях, как они понимаются у насекомых или, скажем, приматов). Такая дифференциация биоплёнки предполагает обмен сигналами между дальними «коллегами»: например «внутренние жители» сообщают «внешним», что рост следует приостановить, потому что питательные вещества не успевают доходить до центра. О том, что здесь задействованы электрические сигналы, удалось догадаться из-за аминокислоты глутамата, недостаток которой в первую очередь побуждал бактерий притормозить с расширением колонии. Глутамат (остаток глутаминовой кислоты) – известный возбуждающий нейромедиатор; с другой стороны, у бактериальных клеток есть специальные белки, работающие ионными каналами, чья задача – пропускать те или иные ионы внутрь клетки или из неё. В нейронах такие каналы приобретают особую важность, ведь для того, чтобы импульс возник и побежал по нейронной мембране, нужно изменить заряд по обе её стороны, а заряд – это ионы.

Словом, у исследователей были предпосылки к тому, чтобы поискать «нейронный» механизм общения у бактерий. И действительно, как пишут авторы работы в Nature, у тех же B. subtilis удалось заметить изменения мембранного электрического потенциала, которые соответствовали изменениями в динамике роста биоплёнки. Причём изменения в мембранном потенциале, обусловленные работой ионных каналов, порождали электрохимический сигнал, который распространялся по всей колонии. Ведущим ионом тут был ион калия: из-за перераспределения калия между клеткой и средой происходили перемены в бактериальном обмене веществ. Если же белки ионных каналов искусственным образом отключали, электрические колебания в колонии прекращались. Есть соблазн сравнить бактериальную колонию с мозгом, однако это будет изрядным преувеличением: электрический обмен сигналами помогает оптимальным образом организовать жизнь биоплёнки, но до сложности и многозадачности нейронных цепей «бактериальном мозгу» очень и очень далеко. Кроме того, ещё предстоит точнее описать механизм распространения сигнала: какова здесь роль глутамата, выступает ли он в данном случае настоящим нейромедиатором и т. д.

Многие патогенные бактерии формируют прочные плёнки, от которых очень трудно избавиться, в конце концов, и кариес у нас начинается из-за таких вот прочно осевших на зубной эмали микробов. Возможно, новые данные помогут нам бороться с трудноуничтожимыми колониями вредных микроорганизмов.

Автор: **Кирилл Стасевич **

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/bakterii-obshchayutsya-elektricheskimi-signalami

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта