Біоплівки виявилися здатними рекрутувати новачків «електронною поштою»

Вчені з'ясували, що біоплівки здатні залучати нових бактерій у спільноту, посилаючи їм особливі електричні сигнали. Причому на такий «заклик» можуть відгукуватися бактерії інших видів, що показує можливість міжвидової дистанційної комунікації між мікроорганізмами. Роботу опубліковано в журналі.

Біоплівка являє собою спільноту мікроорганізмів (таких як бактерії, грибки і найпростіші одноклітинні), які прикріплені один до одного і розташовані на одній поверхні. Всередині неї створюються такі умови, які дозволяють жителям колонії ефективно протистояти зовнішнім загрозам, наприклад нестачі води, високому або низькому pH або антибіотикам. Багато в чому це можливо завдяки швидкому обміну інформацією між мікроорганізмами, який може здійснюватися кількома способами.

Один з них - це «почуття кворуму», тобто обмін молекулярними сигналами. Також відомо, що бактерії можуть спілкуватися один з одним за допомогою електричних сигналів, регулюючи іонний склад середовища. Не так давно вчені виявили, що колонії бактерій (сінна паличка) таким чином контролюють розподіл поживних речовин у біоплівці. Вони періодично передають сусіднім клітинам електричні сигнали, які поширюються від центру спільноти до його країв і стримують зростання зовнішніх шарів, щоб дати внутрішнім бактеріям доступ до поживних речовин. Однак про те, чи можуть бактерії посилати електричні сигнали мікроорганізмами за межами біоплівки, досі нічого відомо не було.

Автори нової роботи спостерігали за взаємодією біоплівки, що складається з бактерій, і окремих рухомих клітин синьогнійної () і сінної палички. Вони помітили, що рухомі бактерії примикають до колонії тільки в ті моменти, коли через біоплівку поширюється електричний сигнал. У випадках, коли він відсутній, мікроорганізми пропливають повз.

Тоді дослідники провели кілька експериментів, які показали, що бактерії передають іони калію за межі колонії. Ці іони, в свою чергу, змінюють потенціал клітинної мембрани віддалених мікроорганізмів, тим самим керуючи їх рухом. Причому такий спосіб впливу на рухомі клітини виявився універсальним: біоплівка змогла залучити не тільки бактерії свого виду, але і синегнійну паличку.

"Наше відкриття показує, що склад змішаних бактеріальних спільнот, на зразок тих, що знаходяться в нашому кишечнику, можна регулювати, посилаючи електричні сигнали. Також можливо, що бактерії і клітини кишечника спілкуються між собою всередині організму ", - коментує один з авторів роботи. На думку біологів, їх дослідження може допомогти в розробці нових біомедичних підходів до контролю поведінки бактерій.

У жовтні 2015 року вчені виявили, що археї і бактерії в спільнотах, відповідальних за окислення метану і відновлення сульфатів у придонних водах, пов'язані особливими тонкими нитками. Через них сусідні організми передають один одному електрони. Однак про існування «електропроводів» у бактерій вперше стало відомо ще в 2009 році.