07.04.2017
Редакция Naked Science

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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Позавчера, 09:29
ФизТех

Переключения магнетиков между спиновыми состояниями могут передавать логический сигнал, и этим процессом можно заменить перенос электронов в современных процессорах. Ученым из МФТИ и их коллегам из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова и Испании впервые удалось зарегистрировать специфический переход соединения железа между состояниями. Это поможет разработать процессоры и устройства памяти с большим отношением производительности к количеству потребляемой энергии.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: