2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Míg a különféle baktériumfajták fecsegő tömege alapvetően Bábel mikrobiális tornya, kémiai beszélgetésük bizonyos töredékei szinte általánosan ismertek. A HHMI kutatói azt találták, hogy a különböző fajokhoz tartozó baktériumok képesek beszélni egymással közös nyelvet használva – és azt is, hogy egyes fajok manipulálhatják a beszélgetést, hogy összezavarjanak más baktériumokat.
A fajok közötti áthallás és félrevezetés fontos következményekkel járhat az emberi egészségre nézve – mondta Bonnie L. Bassler, a Princetoni Egyetem HHMI-kutatója, akinek tanulmányát a Nature 2005. szeptember 29-i számában tették közzé."A sejtek azon képessége, hogy kommunikáljanak egymással, és az a képesség, hogy megzavarják a kommunikációs folyamatot, következményekkel járhat a versengő baktériumfajtákat tartalmazó fülkékben vagy azokban a résekben, ahol a baktériumok az emberrel társulnak" - mondta Bassler. "A bélben elképzelhető, hogy a normál mikroflóra hogyan zavarhatja meg a sejtek közötti kommunikációt a baktériumok támadóival."
A kvórumérzékelésnek nevezett kémiai kommunikációs folyamat segítségével a baktériumok egymással beszélgetnek, hogy megszámolják számukat, és rávegyék a lakosságot, hogy egységesen cselekedjenek. A baktériumok aszinkronizált csoportja utánozhatja a többsejtű organizmusok erejét, készen áll arra, hogy szembenézzen a kihívásokkal, amelyek túlságosan ijesztőek ahhoz, hogy egy mikrobát egyedül csináljanak. A duzzadt populációk beindítják a kvórumérzékelő berendezéseiket, amelyek eltérő hatást fejtenek ki a különböző típusú baktériumokban. Az egyik faj válaszreakcióként toxint bocsát ki, míg egy másik faj kiszabadulhat a biofilmből, és egy másik környezetbe költözhet.
Minden baktériumfajnak megvan a maga saját nyelve, de a legtöbbjük egy olyan molekuláris nyelven is beszél, amelyet Bassler laboratóriuma fedezett fel 10 évvel ezelőtt. Az autoinduktor-2 (AI-2) nevű kémiai jel, amely minden baktériumban ugyanabból a génből származik, a sejten kívül szabadul fel, hogy jelezze a sejt jelenlétét. A közeli baktériumok helyi népszámlálást végeznek az AI-2 szintjének figyelésével, és a körülményeknek megfelelően viselkednek.
A kutatók azt feltételezték, hogy az AI-2 egy univerzális nyelv, és a Bassler laboratóriumának új tanulmánya az első, amely bemutatja az egymással keveredő fajok közötti beszélgetéseket – és következményekkel jár.
Karina Xavier posztdoktori munkatárs E. colit, az emberi bélrendszerben élő jótékony baktériumokat keverte össze a Vibrio harveyi-vel, egy tengeri fajjal, amely természetesen világít a sötétben, tömeg jelenlétében. A kémcsőben bármelyik faj AI-2 termelése felerősítette a tengeri baktériumok fényét, és bekapcsolta a kvórumérzékelő géneket az E. coliban. Ez megerősítette azt, amit a tudósok már gyanítottak: az AI-2 nyelvi sokoldalúságát.
De ez az általános nyelvezet nem garantálja, hogy a helyes üzenet eljut, fedezték fel a kutatók. Korábbi munkáiban Xavier azt találta, hogy az E. coli AI-2-t is termel és fogyaszt. Ebben a tanulmányban olyan kísérletet állított fel, amelyben E. coli sokasága először termelt, majd felf alta az AI-2-t, hogy elhalványítsa a tengeri baktériumok fényét, lényegében azzal tévesztve a virágzó óceáni bandát, hogy azt gondolja, hogy tagjai kevesen vannak, és ezáltal megszűnt a kvórumérzékelési viselkedés.
Egy valósághűbb találkozás során Xavier összekeverte az E. colit a V. cholerae-vel, a kolerát okozó baktériumokkal, amelyek az emberi bélrendszerben keverednek E. coli-val. Amikor a kolerabaktériumok határozatképességet érzékelnek, kikapcsolják méreganyagaikat és kiürítik az enzimeket, hogy kiszabaduljanak a bélből, így kikerülhetnek a szervezetből, ahol megfertőzhetnek egy másik embert. Itt az E. coli kioltotta a kolerabaktériumok kvórum-érzékelő válaszának nagy részét, bár a hatás nem volt olyan drámai, mint a tengeri baktériumok esetében.
"Az igazi kezdőpont az interferencia" - mondta Bassler. "A jel fogyasztása olyan mechanizmus lehet, amely lehetővé teszi, hogy egyfajta baktérium blokkolja egy másik baktériumfajtát abban, hogy megszámolja, hány szomszédjuk van, és így megfelelően szabályozza a viselkedését."
"Ez a tanulmány közelebb visz bennünket ahhoz, hogy valóban megértsük, hogyan történnek ezek a kölcsönhatások a természetben" - mondta Bassler. "A baktériumok képesek kommunikálni a fajok között, és olyan mechanizmusokat fejlesztettek ki, amelyek megzavarják a kommunikációt. Valószínűleg ez csak egy a sok ravasz stratégiájuk közül, amelyekkel manipulálják a kémiai kommunikációt. Elképzelhető, hogy az általunk jófiúknak tartott baktériumok mesterséges intelligenciát használnak. 2 és nyerő. És sajnos a második résben a rosszfiúk AI-2-t használnak és nyernek."
