Все новости

Колонии бактерий взаимодействуют по-добрососедски

Американские и испанские биологи обнаружили, что бактерии посредством электрических сигналов могут согласовывать очередность потребления питательных веществ.

Известно, что сообщества бактерий выработали в ходе эволюции способность адаптироваться к различным факторам, координируя действия между собой. Такая координация напоминает работу сложного многоклеточного организма. Но если у человека и других многоклеточных слаженная работа всех систем обеспечивается нервной системой, микроорганизмы научились обходиться другими способами. К примеру, было обнаружено, что в пределах одной колонии бактерии могут взаимодействовать для решения общих задач по выживанию посредством молекулярных сигналов. Ученые назвали это «чувством кворума». Остается вопрос, как ведут себя общины бактерий по отношению к соседским колониям.

В новом исследовании команда молекулярных биологов решила выяснить, как ведут себя конкурирующие сообщества бактерий, когда пищевых ресурсов становится мало. Для эксперимента были взяты две колонии (биопленки) бактерий сенной палочки Bacillus subtilis. Их расположили на противоположных сторонах микрожидкостной камеры (прибор для измерения микроконцентраций жидкостей) на расстоянии в два миллиметра. Далее ученые сокращали уровень доступного обеим колониям питательного ресурса — глутамата — и отслеживали изменения мембранного потенциала в пределах биопленок, то есть то, как мембраны бактерий заряжаются и испускают электрические импульсы. Для этого был использован флуоресцентный краситель тиофлавин Т (ThT), свечение которого указывало на увеличение электрической активности биопленок.

Оказалось, что, когда пищевой ресурс сокращался, колонии бактерий обменивались электрическими сигналами и одна из колоний приостанавливала потребление пищи и свой рост. Математическое моделирование взаимосвязи колебаний электрической активности, синхронизации темпов роста и уровня содержания глутамата подтвердило предположение ученых: между двумя колониями бактерий на фоне сокращения питательных веществ не возникало конкуренции за питательные ресурсы: бактерии умело чередовали свои периоды кормления, чтобы уменьшить конкуренцию и избежать «пробок» во время потребления пищи.

Такое добрососедское сотрудничество, по наблюдениям ученых, приводило к парадоксальным результатам: чередование времени питания позволяло колониям увеличивать свой рост даже при дефиците питательных веществ.

Таким образом, оказалось, что микроорганизмы предпочитают жить «дружно» и по-добрососедски. Правда, ученым пока неясно, будут ли вести себя так же представители разных видов бактерий. Однако бактерии одного вида, как в данном случае, успешно используют миллионы лет стратегию разделения времени, которую люди освоили в сфере информатики и туризма лишь в последние несколько десятилетий.

Исследование опубликовано в журнале Science.

В мире существует вид организмов, который, представляя собой, по сути, пятно слизи, умеет находить кратчайший маршрут к еде, обучать себе подобных и принимать решения. Читайте о них на «Чердаке».

 Евгения Щербина