Бактерии строят сообщества с помощью химических сигналов, сравнимых с радиоволнами
Новое исследование под руководством учёных из UCLA показывает, что бактерии в биоплёнках общаются со своими потомками с помощью химических сигналов, аналогичных AM- и FM-радиопередачам.
Ключевой механизм коммуникации
- Бактерии используют сигнальную молекулу циклический дигуанилат (c-di-GMP).
- Концентрация c-di-GMP может колебаться, образуя волны с определённой амплитудой и частотой.
- Эти химические «волны» кодируют информацию для потомков, помогая координировать формирование колонии (биоплёнки).
Аналогия с радиосвязью
- AM (амплитудная модуляция): информация кодируется высотой (амплитудой) волны c-di-GMP.
- FM (частотная модуляция): информация кодируется количеством колебаний волны c-di-GMP за определённое время.
Новое понимание формирования биоплёнок
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academies of Science, расширяет существующую парадигму (рост уровня c-di-GMP → прикрепление к поверхности). Учёные выявили три ключевых фактора:
- Средний уровень c-di-GMP.
- Частота колебаний уровня c-di-GMP.
- Степень подвижности клеток на поверхности.
«Мы предполагаем, что множество входных данных в итоге приводят к одному выходу, и что бактерии могут оставлять долговременные сообщения для своего потомства», — говорит первый автор Кэлвин Ли.
Практическое значение
Контроль над этими сигналами открывает новые возможности:
- Подавление опасных биоплёнок (например, при инфекциях лёгких при муковисцидозе).
- Усиление полезных биоплёнок (например, для пищеварения в кишечнике).
- Развитие технологий с использованием бактериальных биоплёнок для разложения пластика, переработки отходов или генерации электроэнергии.
«Это означает, что у нас потенциально появился новый рычаг для контроля или тонкой настройки формирования биоплёнки, который работает как массовые коммуникации для бактерий», — поясняет руководитель исследования Жерар Вонг.