Бактерии, в большинстве случаев, являются одноклеточными организмами. Но это еще не означает, что они — одиночки. Некоторые из видов одноклеточных бактерий живут большими колониями, как люди в городах-мегаполисах. И, подобно людям, эти бактерии общаются друг с другом различными способами, что позволяет поддерживать всю колонию в жизнеспособном состоянии. Не так давно группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружила, что, по крайней мере, одна из разновидностей одноклеточных бактерий, использует электрический коммуникационный механизм, который весьма и весьма напоминает работу нейронов головного мозга.
Джинтао Лью (Jintao Liu), исследователь из Калифорнийского университета, работал с бактериями вида Bacillus subtilus, колонии которых образуют тонкие пленки, называемые биопленками. Во время исследований было замечено, что пленка колонии бактерий расширяется и сжимается с определенными интервалами, каждые два часа времени. И процесс этого расширения-сжатия является результатом намеренных действий микроорганизмов, иногда во время расширения бактерии делают паузу для того, чтобы питательные вещества с краев колонии были переправлены ближе к ее центру. Если бы это не произошло, то члены колонии, находящиеся в ее центре, не получили бы пищи, погибли, и колония распалась бы, став уязвимой по отношению к различным внешним факторам.
Заметив такое поведение, ученые заинтересовались механизмом управления поведением колонии. Этот механизм кардинально отличается от традиционного химического коммуникационного механизма, используемого бактериями в большинстве случаев. Более тщательные исследования показали, что у бактерий B. subtilus в клеточной мембране имеются токопроводящие ионные каналы, проводимость которых может изменяться контролируемым изнутри способом.
Наличие каналов, в свою очередь, позволяет бактериям посылать и принимать сигналы при помощи передачи положительно заряженных ионов калия. Когда бактерии в центре колонии начинают ощущать голод, они открывают свои каналы и испускают в пространство ионы калия. Появление этих ионов заставляет сделать то же самое следующих членов колонии, и за счет каскадного эффекта возникает электрический импульс, медленно распространяющийся от центра колонии к ее границам. А этот импульс является чем-то вроде команды, которая приостанавливает дальнейшее расширение колонии бактерий.
Описанный выше процесс практически идентичен процессу «стрельбы» нейронов нервных тканей, который так же основан на использовании ионных каналов.
К тому же, волна ионов калия, которая проникает за пределы границ колонии бактерий, привлекает в состав этой колонии новых членов, которые до этого находились в «свободном плавании», и способствует объединению с другими колониями этого же вида. Более того, ученые подозревают, что такой коммуникационный механизм может выступать в качестве универсального языка общения между бактериями и колониями различных видов.
«Вполне вероятно, что именно таким путем могут общаться различные виды микроорганизмов, ведь калий присутствует во всех живых клетках и играет очень важную роль в процессах их жизнедеятельности» — рассказывает Жаклин Хумфрис (Jacqueline Humphries), одна из исследователей, — «Все это может изменить наш взгляд на природу взаимодействия бактерий одного или разных видов и их колоний».
