Сообщества бактерий используют химические сигналы, аналогичные радиоволнам
Бактерии при формировании биопленки общаются со своими потомками, используя химический сигнал, модулированный, как при радиопередаче, сообщают исследователи, работающие под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, в статье, опубликованной 25 января в журнале Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).
Новая информация, полученная исследователями, поможет при решении задач культивирования полезных микробов или, наоборот, удалять опасные микроорганизмы с поверхностей, на которых образовалась биопленка, в том числе на тканях и органах человеческого тела.
Сообщества биопленок всегда играли важную роль в здоровье человека — от причинения болезней до помощи пищеварению. В современных технологиях они используются, в том числе, для защиты окружающей среды и производства чистой энергии.
Исследователи показали, что уровни концентрации в клетке бактерии молекулы-мессенджера, называемой циклическим дигуанилатом или c-di-GMP, могут возрастать и падать с четко определенной закономерностью с течением времени, в том числе и между поколениями бактерий.
Клетки бактерий используют эти химические сигнальные волны для кодирования информации для своих потомков, чтобы скоординировать формирование колоний — от определенной формы этих колебаний зависит, прикрепится ли данная клетка к поверхности для образования биопленки.
Один из авторов статьи, профессор Джерард Вонг из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе пояснил: «Поскольку эти колебания управляют тем, что делают все порожденные клетки, этими сигналами одновременно контролируется большое количество клеток. Это означает, что у нас потенциально есть новая „ручка“ для контроля или тонкой настройки образования биопленки, которая работает как средство массовой коммуникации для бактерий».
Например, при борьбе с инфекциями, покрывающими слизистую оболочку легких у людей с муковисцидозом, остановка образования биопленок может спасти жизнь пациента.
Есть и противоположные ситуации, когда полезно было бы повысить способность культивировать биопленки — укрепить колонии «хороших» бактерий в кишечнике человека для улучшения пищеварения или для защиты людей от болезнетворных микробов.
Также в настоящее время некоторые биоинженеры работают над созданием бактериальных биопленок, разрушающий пластик или поедать промышленные отходы, или даже генерировать электричество в топливном элементе.
Химические сигнальные волны c-di-GMP имеют различные амплитуды и частоты, что позволяет говорить о них, как аналогах AM- и FM-радиоволн.
С помощью методов анализа больших данных и искусственного интеллекта, исследователи определили три важных фактора, которые контролируют формирование биопленки: средние уровни c-di-GMP, частоту колебаний уровней c-di-GMP и скорость движения клеток по поверхности, где биопленка формируется.
Ученые намерены продолжать свои исследования, чтобы точнее разобраться с настройкой работы той самой «ручки» — механизма формирования «волн» c-di-GMP — для управления формированием биопленок.
Ранее ИА Красная Весна сообщило об исследовании ученых Копенгагенского университета, которые доказали, что бактерии с помощью образования биопленок повышают свою устойчивость к антибиотикам.
