Прорыв в биологии: бактерии обладают чувством обоняния

Бактерии являются причиной возникновения одних из самых отталкивающих запахов на земле, но как удалось выяснить ученым, бактерии и сами обладают чувством обоняния.

Команде морских микробиологов из Ньюкасловского университета, впервые удалось обнаружить у бактерии наличие молекулярного "носа", который позволяет распознавать переносимые по воздуху химикаты, обладающие запахом, такие как аммиак.

Их исследование было опубликовано в сегодняшнем номере журнала Biotechnology Journal. Они описали, механизм обоняния бактерии, которая способна улавливать наличие летучих химикатов в воздухе, например аммиака, который производят бактерии в процессе своей жизнедеятельности.

Исследование, которое возглавил доктор Рейндерт Ниджленд, позволило выявить, что бактерии реагируют на запах созданием биопленки (слой микроорганизмов) или слизи. Разрозненные бактерии объединяются вместе, с целью колонизации жизненного пространства и подавления конкуренции.

Биопленка является причиной возникновения инфекции на медицинских имплантатах, таких как сердечные клапаны, искусственные бедра и грудные имплантаты. Более приземленный пример биопленки - налет на зубах. Также известная под названием 'биозагрязнение', пленка приносит морской индустрии миллионные убытки, замедляя ход кораблей и требуя дополнительного расхода топлива. Но биопленка приносит не только вред. Она может питаться нефтью, что позволяет задействовать биопленку для очистки от разлива нефти.

Доктор Нидждленд, который проводил исследование, рассказал, что это открытие позволит углубить наше понимание процесса формирования биопленок и усовершенствовать наши умения по управлению биопленками для извлечения пользы.

"Впервые получены сведения о бактериальном 'носе', который способен унюхивать потенциальных конкурентов", - сказал он.

"Пленка играет важную роль в медицине и в производстве. Обнаруженный нами факт формирования клетками пленки, после контакта с аммиаком, имеет важное значение для понимания процессов формирования биопленок и прикладного их применения".

"Следующим шагом станет идентификация носа или органа, который собственно и чувствует запах".

Это исследование показывает, что бактерии обладают, по крайней мере, четырьмя из пяти чувств: чувствительность к свету - зрение, экспрессия генов в ответ на контакт - осязание, реакция на химикаты и токсины в окружающей среде, при прямом контакте - чувство вкуса, или через воздух - обоняние.

Аммиак - это один из простейших источников азота - основного питательного вещества, которое участвует в процессе роста колонии бактерий. Для эксперимента были взяты два конкурирующих вида бактерий Bacillus subtilis и B.licheniformus, которые распространены в почве. Команда обнаружила, что оба вида производили биопленку в ответ на наличие в воздухе аммиака. При этом, чем дальше две бактериальные колонии находились друг от друга, тем меньшее количество пленки образовывалось.

К удивлению ученых, изолированные друг от друга культуры бактерий самопроизвольно образовывали биопленку, при этом те бактерии, которые ближе всего находились к "хорошо накормленным" бактериям, создавали наибольшее количество пленки.

Единственным объяснением этого феномена, является способность бактерий улавливать присутствие аммиака в воздухе, который испускают соседние культуры.

Доктор Ниджленд пояснил, что биопленка служит одновременно защитным барьером и средством передвижения бактерий, которые "учуяли" аммиак.

"Можно предположить, что аммиак предоставляет бактериям информацию о том, что недалеко находится источник питательных веществ. Ведь аммиак выделяется в процессе переработки бактериями питательных веществ", - сказал он.

"Бактерии чувствуют это и организовываются в биопленку, позволяющую им вступить в борьбу с другими видами, которые первыми нашли этот источник питательных веществ. Также биопленка упрощает процесс миграции к источнику питания".

Ранее считалось, что чувством обоняния обладают только сложные формы жизни, известные под названием эукариоты (организмы со сформировавшимся клеточным ядром, к которым относятся практически все виды, кроме бактерий).

"Если такие простые организмы, как бактерии, обладают чувством запаха, то можно предположить, что эта способность эволюционировала намного ранее, чем предполагали ученые", - заявил доктор Ниджленд.

Руководитель проекта, профессор Грант Бургесс, заведующий лабораторией Dove Marine Laboratory, заявил, что полученные сведения о реакции бактерий на раздражители обладают огромным потенциалом.

"Чувство обоняния присуще множеству созданий, даже дрожжам и слизевикам, но наша работа впервые продемонстрировала, что даже низшие бактерии обладают чувством запаха".

"Мы сделали пока только первые шаги, и нам предстоит проделать еще много работы, но это важный прорыв, который показывает, насколько сложно устроены бактерии и как они общаются друг с другом".

"Бактериальная инфекция убивает миллионы людей каждый год и раскрытие механизмов общения враждующих между собой видов бактерий, является важным шагом на пути к сохранению жизни этих людей. Это исследование позволило открыть неизвестные ранее способы коммуникации бактерий друг с другом"

Оригинал (на англ. языке): Physorg

• Одинокий дельфин развил уникальный язык
• Крылья птиц и летучих мышей: разные пути эволюции
• Обнаружен неожиданно крупный вид древнего млекопитающего в Патагонии
• Путешествия мамонтов связаны с самыми ранними охотничьими лагерями Аляски
• Серые рифовые акулы меняют наши представления о том, как они дышат
• У Галапагосских островов обнаружили корраловый риф
• Обнаружено фильтрующее питание, подобное китовому, у доисторического морского рептилии
• Мини-кенгуру возвращаются в Южную Австралию после исчезновения на 100 лет