Почвенная бактерия с чувством осязания
Исследователи показали, что обычная почвенная бактерия, по-видимому, обладает чувством осязания.
Исследование доктора Джеймса Стратфорда из Ноттингемского университета и доктора Саймона Парка из Университета Суррея показало, что Bacillus mycoides (известная науке с 1842 года) реагирует на механические силы и кривизну среды, на которой растёт.
Способность этого микроорганизма реагировать на тонкие изменения в окружающей среде, о чём сообщается в журнале PLOS ONE, может указывать на потенциально полезные научные, инженерные и медицинские применения B. mycoides.
Доктор Стратфорд отметил: "Мы случайно заметили, как растущие бактерии взаимодействуют с мелкими дефектами в нашей твёрдой питательной среде, и подумали: а что, если это не просто случайные вариации?"
Как живое спиральное искусство, этот организм образует распространяющуюся колонию, состоящую из повторяющихся изогнутых нитей. Хотя его реакция на изменения происходит на микроскопическом уровне в отдельных бактериальных нитях, результирующий узор легко виден невооружённым глазом на чашках Петри.
В ответ на рост на изогнутых поверхностях образуются структуры в форме водоворотов размером с человеческую ладонь. Организм может даже реагировать на повреждения — отверстия, вырезанные в геле, на котором он растёт, приводят к изменению направления близлежащих нитей.
Способность реагировать на силу позволяет нитям B. mycoides ориентироваться в сторону объектов, вызывающих даже малейшие нарушения поверхности поблизости. B. mycoides даже смогла "найти" мелкие стеклянные шарики, помещённые вблизи бактериальной колонии.
В исследовании использовалась покадровая съёмка с высоким увеличением, чтобы зафиксировать реакцию B. mycoides на силу сжатия в агаровом геле, используемом в качестве питательной среды. Снимки делались с интервалом в 20 минут после приложения силы.
С помощью этого метода стало возможным дистанционно направлять бактериальные клетки под микроскопом, меняя направление силы в питательной среде. Бактериальные нити растут параллельно направлению растяжения и перпендикулярно силе сжатия. Когда гель сжимали всего на 1%, это приводило к полному развороту нити на 90°. Точный механизм реакции неизвестен, но среди теорий — молекулярный сенсорный механизм, связанный с подвижностью, или, возможно, то, что бактерия следует за искажённой поверхностью геля, как игла проигрывателя следует за бороздками на виниловой пластинке.
Благодаря быстрому росту и способности реагировать на силу, B. mycoides могла бы функционировать как легко читаемая живая система раннего предупреждения, обнаруживающая деформацию и разрушение конструкций под механической нагрузкой.
Механотаксис — способность реагировать на силу — также является важным организующим механизмом для сборки многоклеточных организмов, помогая формировать развивающиеся ткани и органы, включая органы человека. Понимание того, как эта реакция работает у такой простой бактерии, может углубить знания об эволюции механотаксиса.