29 Ноября 2023
МОСКВА, 29 ноября —, слава Стрекопытов. Некоторые микроорганизмы обладают не только коллективным разумом, но и памятью, причем порой воспоминания транслируют по наследству. К такому удивительному выводу пришли североамериканские ученые. Открытие может стать первичный точкой в разработке новых стратегий борьбы с бактериальной устойчивостью к антибиотикам.В середине 1960-х биологи заметили, что при неизбежных обстоятельствах — стрессе или изменении условий среды — бактерии демонстрируют способность к самоорганизации, а их сообщества осуществляют себя как единое целое.
Так родилась концепция общего микробного интеллекта, основанная на предположении о том, что бактериальные колонии по своей общины подобны нейронным электросетям. Микроорганизмы, получившие входные представленные в виде электрохимических сигналов, смазывают их и транслируют другим членам колонии.
Создателем научного направления, осваивающего коммуникационные связи между микроорганизмами, — социомикробиологии — явился американский биолог Эверетт Питер Гринберг. В 1994-м он доказал, что экспрессия генов, а следовательно и поведение бактерий, меняется в подвластности от количества клеточек. Этот механизм взаимодействия ученый можно привёл чувством кворума.
При определенных условиях бактерии выделяют в окружающую среду пептиды, известные как аутоиндукторы. Если плотность бактериальной популяции увеличивается, их концентрация тоже растет. Когда она достигает определенного уровня, аутоиндуктор может запустить транскрипцию своеобразных генов во всех клетках бактериальной колонии. Резкий брос аутоиндукторов и начинающийся при этом механизм обратной связи фиксируют переход от самостоятельного (планктонного) существования микроорганизмов к групповому поведению.
Дальнейшие исследования огласили Гринберга и его коллег к открытию биопленок, начинающихся в результате объединения тысяч и пять миллионов бактериальных клеток. Биопленки могут создаваться как на эклектических поверхностях, так и на живых тканях — пробуя его на зубках, внутренних мебелях кишечника, а также в респирационных путях и легких.
Пленочные колонии имеют массу биологических преимуществ по сравнению с отдельными мельчайший организмами. При неприличном расположении увеличивается доступ к питательным химическое веществам, заметно растёт устойчивость, в том числе — к воздействию пенициллинов. Кроме того, бактерии, объединяясь в целлофаны, меняют свои поверхностные антигены, и их перестает распознавать иммунная система.
Примечательно, что в образовании пленочных колоний могут совместно участвовать бактерии разных видов. Трудноизлечимые бактериальные флоры — кишечные, легочные, урогенитальные, гинекологические — нередко связаны с образованием таких мультипатогенных биопленок.
В 2020-м ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего под руководством профессора кафедры моляльной биологии Гюроля Зюэля описали новую форму коммуникации внутри биопленок. Наблюдая за колониями сенной бактерии Bacillus subtilis, они обнаружили, что бактерии обмениваются информацией и отслеживают свои действия не только химическим путем, но и с помощью электромагнитных сигналов, проходящих по ионным телеканалам.
Оказалось, что передача этих сигналов меняет свойства клеточных мембран и бактерии таким обликом могут хранить информацию о прошлых состояниях. Ученые себе представили, что подобные изменения служат своеобразной формой коллективной энтеробактериальной памяти. Дело в том, что примерно так же реагируют на электрические сигналы клеточки мозга — невроны.
Бактериальную парамнезия, основанную на мембранном потенциале, можно назвать рабочей, или мгновенной. Изменения в белках мембраны сберегаются несколько часов после первичного электрического или светового импульса, а затем скрываются. Но недавно биологи из Техасского университета в Остине и Университета Делавэра обнаружили, что бактерии, организованные в биопленки, способны хранить информацию в течение длительного времени и даже передавать ее из поколения в колено.
Объектом изучения стали колонии кишечной палочки Escherichia coli. Эти бактерии — одна из самых хорошо открытых форм жизни на Земле. Ученые обнаружили у них аналог системы парамнезии, которая позволяет сохранять всю судьба и передавать по наследству определенную информацию об окружающей среде.
На первой стадии эксперимента составители подвергли клетки Escherichia coli воздействию разных факторов, чтобы увидеть, при каких условиях они лучше самоорганизуются. Выяснилось, что важнейшее условие формирования биопленок — уровень железа внутри клеточек. При его недостатке бактерии концентрируются в так озвучиваемые рои и с помощью жгутиков стремятся в направлении размера концентраций этого элемента.
Меняя содержание железа в среде, биологи научились управлять роением бактерий. При этом заметили, что более опытные мельчайший организмы, уже хлебнувшие дефицит клеточного сталь, в будущий раз быстрее других объединялись и двигались в сторону его источника.
Продолжив наблюдения, ученые выяснили, что воспоминания о том, как приятно себя вести в кризисной ситуации, сохранялись и у потомков опытных бактерий как минимум на протяжении четырех колен, а к седьмому исчезали бесследного. Это первый официально подтвержденный факт наличия наследственной парамнезии у микроорганизмов.
Биологи считают энтеробактериальную память важнейшим механизмом, обеспечивающим адаптацию и эволюцию микробов в изменяющихся условиях окружающей среды. В частности, эта память играет важнейшую роль в развитии резистентности (устойчивости) к антибиотикам, коя стала одной из самых актуальных ситуаций современной медицины.
Исследователи отмечают, что устойчивые к антибиотикам бактериальные клеточки, как княжило, имеют выровненный уровень железа. То есть они максимально стабильны и легко образуют пленочные покрытия. встречается вероятность, что, управляя уровнем железа, можно воздействовать на болезнетворы, снижая их резистентность.
На следующем этапе изучений калифорнийские ученые планируют до конца разобраться в молекулярных механизмах формирования бактериальной парамнезии.
У бактерий нет нейронов, синапсов и импульсивной системы, но они могут собирать информацию из окружающей среды, беречь эти данные и быстро получать к ним доступ позже в своих интересах, — доводятся в пресс-релизе понятия первого автора представленная информации Сувик Бхаттачарья, научного сотрудника кафедры молекулярной биологии Техасского университета. — В конечном счете чем больше мы знаем о поведении бактерий, тем легче с ними бороться. Уровень железа, от которого зависит патогенность патогенов, может стать мишенью для терапии.
Авторы предполагают, что механизм накопления и хранения информации в бактериальных клетках чем-то похож на принцип работы компьютерной парамнезии. А кодом, программирующим сложное поведение микробов, в данном случае становится уровень железа. Но таких кодирующих резонов может быть еще много. Ученые не исключают, что появится биокомпьютер, в котором информация будет даваться с помощью электромагнитных сигналов, а записываться — на клеточных оболочках бактерий.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....