Многие немедикаментозные инфекции вызываются бактериальными биопленками - скоплениями бактерий, которые живут внутри и вокруг нас и чрезвычайно устойчивы к внешним воздействиям. Эти биопленки оказывают огромное влияние на здоровье человека. Например, муковисцидоз может быть фатальным и вызывается бактериальными биопленками, переносимыми по воздуху. Они вызывают инфекции, с которыми не справятся даже самые сильные антибиотики. Но как образуются эти биопленки? Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружили, что бактерии адаптируются к новым поверхностям, буквально «вставая на ноги» и «ходя».
«Бактерии существуют в двух физиологических состояниях - как плавающие одноклеточные организмы, похожие на планктон, и как биопленки, прикрепленные к определенной поверхности - густонаселенное, хорошо структурированное сообщество, управляемое уникальным« социальным порядком »», - сказал профессор биоинженерии Джерард Вон. ... Бактерии в биопленках имеют другой финотип, чем их свободно плавающие аналоги, хотя у них идентичный геном. В процессе адаптации к определенной поверхности и социализации в новом сообществе они включают и выключают различные гены, что коренным образом меняет их поведение », - добавил он.
В исследовании, опубликованном в новом выпуске журнала Science, описывается неожиданный механизм адаптации к биопленке - «ходьба», которую Вон и его коллеги наблюдали у синегнойной палочки, патогена, который частично ответственен за смертельные инфекции кистозного фиброза.
Эта бактерия встает и передвигается с помощью щупалец, называемых «файлами типа IV», которые действуют так же, как ноги. Кроме того, ходьба позволяет P. aeruginosa очень успешно исследовать поверхности и зарабатывать на жизнь. Вертикальное положение ее «тела» - это тоже первый шаг отрыва от поверхности.
«Мы показали, что вертикальное размещение играет ключевую роль в основных событиях жизненного цикла бактерий: вертикальные одноклеточные организмы легче отделяются от поверхностей и, таким образом, более эффективно передаются новым приемникам», - сказал коллега фон Хасинты Конрад. «Наш вклад в науку состоит в том, что мы установили прямую связь между поведением одноклеточных и важными событиями в жизненном цикле бактерий».
Контроль над образованием биопленок окажет огромное влияние не только на медицину. Накопление бактериальной биопленки, например, увеличивает нежелательное использование топлива на кораблях и самолетах. Микроорганизмы также несут ответственность за загрязнение воды и различных пищевых продуктов. Вон заключил, что понимание процессов, которые делают «ходячие бактерии» опасными, даст человечеству новое оружие для борьбы с ними.