细菌之间也能相互沟通,而且还是靠电子信号
随着越来越多的菌株对抗生素产生耐药性,人们已经“一提到细菌就脸色苍白”。去年,一名美国妇女死于一种超级细菌,这种细菌对人类所有可用的抗生素都产生了耐药性。
我们正在谈论的细菌看起来是简单的单细胞生物,但是科学家们继续在这些细菌中发现更可怕的事实:例如,他们发送电子信号来召唤他们的同伴加入他们的阵营。
只要细菌粘在一个表面层上,就会在细胞内形成一层光滑的薄层生物膜,这是最近对生物膜研究的总结。通过这层黏糊糊的薄层,我们对微观生物群体的生活方式有了更多的了解。
生物膜无处不在,可以在牙菌斑和牙齿根部找到。研究人员一直特别关注生物膜,因为生物膜不是指细菌菌株的生长,而是指许多细菌物种的聚集,从而形成这些粘性粘附膜。用化学药品和抗生素处理这些生物膜是非常困难的。
据估计,人体内80%的细菌感染是由生物膜引起的。因此,如果我们能够发现这些生物膜是如何形成的,以及如何分解和破坏这些生物膜,我们将在医学领域迎来一场伟大的胜利。
目前,一个来自加利福尼亚的科学家小组说,事实是细菌通过向外界发送电子信号来召唤新的伙伴来形成生物膜,而他们所谓的伙伴是不同种类的外部细菌。
“通过这种方式,尽管一些细胞远离细菌,不属于它们的阵营,生物膜中的细菌仍然可以大规模动态地控制人类细胞的行为,”研究负责人居罗尔·苏埃尔解释说。
然而,现在我们知道了细菌是如何工作的,这是一个好消息。有了这一发现,我们在生物膜的处理和进一步理解细菌最初的交流和与群体合作的方式方面有了新的选择。
此前,该团队发现细菌可以通过神经元等电子信号进行交流。基于这项研究,该团队开展了新的研究。被称为“离子通道”的小孔使带电分子能够进出细胞。
在这种情况下,钾离子会在整个生物膜上引起涟漪——就像企业内部邮件列表中的信息一样。当群体中心的细胞缺乏营养时,它们会发出带电的脉冲来减缓边缘细菌的生长并减少食物的消耗。
来自圣地亚哥的新研究表明,这些“离子通道”也允许细菌与遥远的不同类型的细菌交流,即使这些细菌不在其生物膜群落的范围内。因为一旦钾离子到达生物膜的边界,钾离子将继续向外扩散。
当研究人员用荧光染料追踪细菌细胞时,他们注意到其他细菌细胞交替接受钾离子并向信息源游去,似乎在呼吁城外的小伙伴加强生物膜群。
“令人震惊的是,钾离子是所有细胞的传递媒介,”研究小组的作者杰奎琳·汉弗莱斯在《大西洋月刊》中告诉埃德·扬,“钾离子使不同类型的细菌能够跨越进化的分裂,形成共存的群体。”
此外,科学家表示,他们的研究可以解开人类肠道微生物组织运作的秘密。这项研究还可以解释细菌如何根据电子信号进行自我调节。细菌和人类肠道细胞甚至可以一起工作!
“这是一项神奇的研究,可以重塑我们关于细菌交流和生物膜形成的想法,”威斯康星大学的海伦·布莱克威尔告诉《大西洋月刊》,她没有参与这项研究。"这项研究向我们展示了不同种类的细菌使用一种简单而普通的方式进行交流——通过电子信号."
这项研究目前发表在《细胞》杂志上。
蝌蚪工作人员从科学警报,翻译李,转载必须授权