当谈到细菌时,我们已经有很多需要担心的事情,因为越来越多的菌株对我们日益减少的抗生素库产生了抗药性。去年,美国一名妇女被一种对所有可用抗生素都有耐药性的超级细菌杀死。
但科学家们继续发现关于我们称为细菌的看似简单的单细胞生物的更令人担忧的事实:例如它们发出电信号以招募其他物种加入其群落的方式。
这是新研究的结论生物膜每当细菌将自身粘附到表面时,就会形成薄薄的细胞层和粘液,它可以让我们更多地了解这些微观群落的生活方式。
生物膜存在于各种地方,从牙齿上的牙菌斑到岩石的底部,它们是研究人员特别关注的问题,因为不是只有一种细菌生长在某物上,而是细菌物种联合起来形成这些生物膜。粘性薄膜,更难用化学品和抗生素处理。
据估计,生物膜造成的影响超过体内 80% 的微生物感染因此,如果我们能够更多地了解它们是如何形成的,以及我们如何能够将它们分解,这对医学来说将是一个巨大的胜利。
现在,来自加州大学圣地亚哥分校的一组科学家表示,这些细菌本质上是在发送电子广告,为它们的生物膜招募新成员,从外部吸引不同的细菌种类。
“通过这种方式,生物膜内的细菌可以对不属于其群落的远处细胞的行为进行远程和动态控制,”首席研究员解释说古罗尔·苏尔.
但好消息是,现在我们知道了它是如何工作的,它为我们提供了处理生物膜的新选择,并首先了解细菌如何沟通和协同工作。
这项新研究建立在以前的工作由同一团队发现细菌可以通过电信号进行交流,就像神经元。小毛孔称为离子通道允许带电分子进出细胞。
这样钾离子可以波及整个生物膜——就像公司范围内的电子邮件列表上的一条消息一样。群落中心的细胞在营养不足时会发出这些带电脉冲,促使细菌向边缘移动,减缓其生长并停止吞噬过多的食物。
加州大学圣地亚哥分校的最新研究表明,这些通道还可以让细菌在一定距离和物种之间相互交谈,甚至超出其生物膜群落的范围,因为一旦钾离子到达生物膜边界,它们就会继续向外扩散。
这反过来又导致其他细菌细胞拾取这些离子并向源头游去,正如研究人员使用荧光染料追踪细胞所注意到的那样。这就像从外地召集新朋友来加强生物膜社区一样。
“令人惊奇的是,钾离子是所有细胞的重要货币,”该团队的另一位成员杰奎琳·汉弗莱斯 (Jacqueline Humphries) 在大西洋月刊。 “它允许物种跨越进化鸿沟进行交流并创建混合群落。”
更重要的是,科学家们表示,他们的研究可以解开肠道微生物组在人体内部运作方式以及它如何通过电信号进行自我调节的隐藏秘密。细菌和人类肠道细胞甚至可以协同工作。
“这是一项了不起的工作,它重塑了我们对细菌相互作用和生物膜形成的看法,”威斯康星大学麦迪逊分校的海伦·布莱克威尔(Helen Blackwell)说道,她没有参与这项研究。大西洋月刊。 “它向我们展示了一种简单而通用的方式,让许多不同的细菌能够通过电信号相互作用。”
研究结果现已发表在细胞。