Бактерии морских губок могут развивать способность к движению и подавлять образование биоплёнки

Новое исследование показывает, что когда достаточное количество бактерий собирается в одном месте, они могут коллективно принять решение отрастить жгутик и уплыть. Такое поведение впервые наблюдалось у бактерий, обитающих на морских губках, и может помочь понять, как разрушать вредные бактериальные биоплёнки, например, зубной налёт или плёнки на медицинских имплантатах, таких как искусственные клапаны сердца.

Учёные выявили новую систему сигнализации, которая при достижении критической массы бактерий заставляет их производить жгутик. Этот жгутик движется как штопор и даёт бактериям возможность уплыть, подавляя формирование биоплёнки.

«Всё, что мы можем узнать об этой бактериальной коммуникации, может быть очень важно для понимания того, как бактерии становятся патогенными для людей или как они образуют плёнку на зубах или внутренних медицинских устройствах. Понимание этого процесса может в будущем помочь в контроле над биоплёнками», — говорит соавтор исследования доктор Рассел Хилл.

Бактерии могут собираться в плотные сообщества, называемые «биоплёнками», которые прикрепляются к твёрдым поверхностям. Они также общаются друг с другом и могут принимать коллективные решения о поведении — этот процесс называется «чувством кворума».

Морские губки, в частности, содержат сложные и разнообразные бактериальные сообщества, составляющие в некоторых случаях до 30–40% биомассы губки. Такая высокая плотность бактерий — идеальное место для изучения сигнализации.

Как и на деловой встрече, как только в одном месте собирается достаточно бактерий (достигается кворум), может быть принято решение об их коллективном поведении. Это «чувство кворума» отвечает за ряд клеточных процессов.

Бактерии, колонизирующие морские губки и зависящие от них, используют чувство кворума, чтобы активировать движение, когда их популяция становится слишком плотной, естественным образом ограничивая количество образуемой биоплёнки.

«Эта точная калибровка бактериальных взаимодействий внутри губки могла развиться, чтобы помочь поддерживать здоровую, хорошо распределённую симбиотическую популяцию. Подобные механизмы могут быть задействованы и в других сложных микробных сообществах внутри хозяев, например, в кишечнике человека или у симбиотических растений», — отмечает соавтор Клей Фукуа из Университета Индианы.

Исследование учёных из Института морских и экологических технологий Университета Мэриленда, Университета Индианы и Медицинской школы Университета Колорадо в Денвере опубликовано в сентябрьском номере журнала Molecular Microbiology за 2012 год.