Бактерии могут чувствовать своё окружение

Учёные из Университета Колорадо в Боулдере обнаружили, что отдельные бактериальные клетки способны чувствовать внешнюю среду, посылая электрические сигналы, подобно сенсорной нервной системе позвоночных.

Ключевое открытие

Исследователи продемонстрировали, что клетки бактерии E. coli "возбуждаются" при механическом воздействии (толчке), испуская сигналы, индуцированные напряжением и ионами кальция. Это первое задокументированное наблюдение электрической возбудимости у отдельных бактериальных клеток. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Метод исследования

Учёные встроили в E. coli специальные гены, заставляющие клетки светиться при прохождении через них ионов кальция или электрических импульсов. Когда клетки, помещённые в липкий субстрат под микроскоп, оставались в покое, они не светились. Однако при механическом нажатии на них бактерии "загорались", что указывало на движение белков, ионов и электричества внутри клеток.

Эволюционное и практическое значение

• Полученные данные свидетельствуют, что бактерии и другие организмы используют общий инструмент для восприятия окружающей среды — электрический путь, функционально аналогичный человеческим сенсорным нейронам. Этот сигнальный признак может быть возрастом в миллиарды лет.
• Исследование проливает свет на бактериальную активность при инфекциях. Например, при воздействии антибиотиков выживают немногие клетки с уникальными электрическими сигналами, которые затем размножаются и передают устойчивость, делая антибиотик бесполезным.

Будущие направления

Учёные планируют изучить, как электрические импульсы бактерий используются для определения момента инфицирования человеческих клеток. В перспективе они надеются протестировать маскирующие молекулы, которые могут подавлять эти сигналы. Такие молекулы потенциально могут стать основой для лекарств, помогающих лечить бактериальные инфекции и преодолевать устойчивость к антибиотикам.