Бактерии «обговорили» очередность питания издалека — Naked Science
07.04.2017
6 минут
Редакция

Бактерии «обговорили» очередность питания издалека

Исследователи из Испании и США обнаружили, что отдаленные популяции бактерий способны координировать потребление ресурсов во времени на «языке» электрических сигналов.

giphy

Арсенал биологических систем включает в себя разные стратегии адаптации к истощению общих ресурсов. Наиболее распространенная из них — разделение времени — заключается в том, что особи, в том числе конкурирующие, временно координируют очередность восполнения запасов энергии. Известно, что у бактерий такие контакты могут опосредоваться чувством кворума и электрическими сигналами в пределах биопленки. Однако то, способны ли микроорганизмы «обсуждать» график питания на удалении, оставалось неясным. Чтобы выяснить это, ученые из Университета Калифорнии в Сан-Диего и Университета Помпеу Фабра провели эксперимент с двумя биопленками сенной палочки (Bacillus subtilis).

 

Согласно гипотезе, для успешной координации очередности биопленки должны были не только взаимодействовать, но и дистанционно синхронизировать свою активность. Авторы культивировали колонии B. subtilis на противоположных сторонах микрожидкостной камеры, разделив их расстоянием в два миллиметра. Затем они моделировали нехватку ресурсов, сокращая уровень глутамата в питательной среде: на этапе роста глутамат как источник азота поглощался со скоростью 24 микрометра в секунду. Взаимодействие микроорганизмов оценивалось по флуоресцентному красителю тиофлавину Т (ThT), свечение которого указывало на изменение мембранного потенциала в пределах биопленки.

 

Дизайн эксперимента и синхронизация темпов роста и мембранного потенциала двух биопленок / ©Jintao Liu et al., Science, 2017

 

Фазово-контрастная микроскопия показала, что в условиях голода биопленки стабильно синхронизируют темпы роста и электрической активности со средним сдвигом фаз 0,06 ± 0,07 пи. Чтобы проверить, как колебания активности и синхронизация связаны с содержанием глутамата, ученые построили математическую модель. Согласно итогам, понижение соли в среде на 25 процентных пунктов усиливает противофазные осцилляции и конкуренцию биопленок, вследствие чего их рост замедляется. Причем одна из биопленок в произвольном порядке инициирует замедление раньше, позволяя другой продолжать питание. Рост глутамата, напротив, уменьшает разность фаз.

 

На втором этапе исследователи вывели штамм бактерий с дефектным геном gltA, который в норме кодирует глутаматсинтазу — фермент, необходимый для синтеза глутамата. Взаимодействие таких биопленок позволяло оценить зависимость противофазы от количества пищи: по сравнению с диким штаммом мутантные микроорганизмы должны испытывать более высокую конкуренцию. Наблюдения подтвердили, что при базовом уровне глутамата биопленки с дефектным геном не могут «договориться» — для этого потребовалось искусственно повысить долю глутамата в среде на 25 процентных пунктов. Таким образом, динамика синхронизации оказалась зависима от силы конкуренции и объема ресурсов.

 

Статья опубликована в журнале Science.

 

Нарушение чувства кворума нередко рассматривается учеными как способ борьбы с патогенами. Так, ранее стало известно, что «замолчать» синегнойную палочку заставляет клюква, а метициллинрезистентный золотистый стафилококк теряет «дар речи» перед бразильским перцем.

Позавчера, 11:57
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Позавчера, 15:31
4 минуты
Илья Ведмеденко

По оценкам американских специалистов, одно место на пилотируемой версии корабля Dragon стоит 55 миллионов долларов. Это намного дешевле стоимости одного места на аппаратах серии «Союз».

Позавчера, 14:05
7 минут
Полина Гершберг

Новая работа предложила объяснение того, как могущественное государство погибло при нападении более слабых соседей.

Позавчера, 11:57
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

13 ноября
18 минут
Александр Березин

Гибель десятков человек от вейпинга объяснили витамином Е. Попробуем разобраться в странной истории о массовой болезни молодых вейперов.

Позавчера, 11:57
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

13 ноября
18 минут
Александр Березин

Гибель десятков человек от вейпинга объяснили витамином Е. Попробуем разобраться в странной истории о массовой болезни молодых вейперов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: