Бактерии решают, что делать, прощупав организм человека изнутри

Учёные из Университета Колорадо в Боулдере выяснили, что бактерии меняют свое поведение, «пощупав» поверхность, на которой находятся. Так ведут себя, например, кишечные бактерии человека.

Нервные клетки и клетки мышц человека и других животных имеют разность потенциалов снаружи и внутри клеточной мембраны. При возбуждении, например при нервном импульсе, разница потенциалов меняется, потому что внутрь клетки устремляются положительно заряженные ионы натрия и кальция.

Ученые исследовали механизм, благодаря которому бактерии могут создавать что-то вроде нервного импульса. Из ранних исследований было известно, что у бактерий есть кальциевые каналы, то есть молекулы, которые проводят ионы кальция внутрь клетки. Ученые проследили за перемещениями кальция внутрь бактерий.

Они использовали GCaMP — детектор кальция, искусственно созданную молекулу на основе белка, которая светится при контакте с кальцием. Для этого использовали кишечную палочку, с генетической модификацией, позволяющей ей самой строить GCaMP, а затем поставили эксперимент из двух частей.

Сперва ученые развели измененную палочку на жидкой среде, а потом накрыли подушкой из агарозного геля. В результате ученые увидели, как бактерии засветились — они «почувствовали» гель, который «придавил» их, кальций пошел внутрь клеток и заставил светиться молекулы-индикаторы.

Бактерии, оказавшись под гелем, изменили синтез белков. Они стали производить факторы вирулентности — белки, которые они обычно синтезируют при инфицировании человека. Ученые меняли состав и жидкости, и геля, чтобы узнать, не в химическом ли составе дело, но оказалось, что бактерии реагировали именно на механическую разницу между средами.

Во втором эксперименте ученые отключили кальциевые каналы, и обнаружили, что бактерии под гелем синтезируют белки так, словно живут в жидкости. Значит, для запуска синтеза факторов вирулентности бактерии должны «пощупать» поверхность и убедиться в том, что она похожа на ткани организма.

По словам авторов исследования, которые приводит пресс-служба университета, результаты помогут бороться с инфекцией, обманывая бактерии. Микробы, которые не смогут чувствовать поверхность, «не будут знать, что они находятся на мягкой, вкусной клетке кишечника», сказал один из авторов исследования Джоел Кралдж.

Исследование описано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.

Бактрии не только знают, на чем или под чем живут, но и хотят ли они есть, или нет.