Дирк Бокмюль - Тайная жизнь домашних микробов - все о бактериях, грибках и вирусах

Разделение обязанностей преимущественно состоит в том, что одни виды бактерий переваривают определенные вещества, а другие виды бактерий утилизируют продукты обмена веществ особей этого первого вида. При этом внутри биопленки возникают прямо-таки настоящие дороги и каналы для транспортировки сырья и товаров. В какой-то момент в таком окруженном стеной городе становится, естественно, тесно, и тогда некоторые жаждущие приключений особи отправляются на поиски нового счастья где-нибудь в другом месте. Бактериальные клетки высвобождаются из матрицы слизи и могут искать себе новое место поселения. Графически это можно представить примерно так:

Вы, наверное, уже поняли, что бактерии способны на большее, чем могло бы показаться, а тут еще возникает вопрос, как управляется весь этот процесс. Ведь, например, строительство городской стены должно начинаться только тогда, когда соберется достаточно граждан, поскольку – и здесь опять прослеживается печальная мысль, что мы, люди, не далеко еще ушли от бактерий, – после привыкания к новому окружению, договоренности с соседями и возведения стены в город по возможности больше никого пускать не следует. Так что ответ на вопрос про управление вполне себе человечен и почти невероятен: бактерии между собой разговаривают! Не стоит припадать ухом к унитазу, вы ничего не услышите, потому что бактерии общаются, естественно, не акустическими сигналами, а химическими нейромедиаторами. Болтовня между микробами называется Quorum Sensing («чувство кворума»). Латинским словом quorum в политологии называют количество голосов, необходимое для имеющего силу законного выбора или согласования. Бактерии на самом деле выжидают, когда соберется достаточное количество единомышленников, прежде чем начать окружать себя стеной (я имею в виду, естественно, формирование слизистой матрицы).

Как это может работать? Вообще-то принцип настолько прост, что он вполне может стать хорошей альтернативой как основа какого-нибудь референдума или президентских выборов. Каждая бактериальная клетка выпускает из своего нутра небольшое количество некоей субстанции, зовущейся сложным именем Acylhomoserinlacton, – хорошо, что его почти всегда сокращают до AHL. AHL служит сигнальной молекулой, состыковываясь со специальным рецептором бактериальной клетки. Это напоминает момент, когда вы вставляете ключ в замочную скважину. Но AHL-ключ не дверь открывает, а запускает образование слизистого слоя. Однако для начала строительства пары выпущенных молекул AHL не хватит, это псу под хвост. Лишь когда соберется достаточное количество бактерий, образующих AHL, концентрации этого вещества хватит на запуск производства слизистой матрицы.

Устроившись на поверхности, которая регулярно омывается водой, бактерии начинают строить вокруг себя защитную стену.

Вы можете себе это также представить в духе нашей модели ключ-замок: по комнате бегает человек с завязанными глазами и держит на вытянутой руке ключ; естественно, он все время попадает ключом куда-то не туда. Вероятность того, что он случайно все же попадет в замочную скважину, очень невелика. Но если в комнату поместить много таких людей с одинаковыми ключами, то вероятность, что кто-то из них попадет в замочную скважину, во много раз выше. Так что дверь, вероятно, отопрут тогда, когда в комнате окажется много людей с ключами. Вот так и с бактериями, только слово «ключ» надо заменить на «AHL», а «открывание двери» – на «образование слизистой капсулы».

Интересно, что бактерии посредством такой коммуникации управляют не только строительством защитной стены, но и многими другими процессами, в частности связанными с инфекциями. При инфекции бактериальная клетка высвобождает в организме своей жертвы вещества, которые позволяют ей (клетке) обосноваться в инфицированном организме и продолжать там распространяться. Засада для бактерии лишь в том, что образование этих веществ активизирует нашу иммунную защиту. Поэтому со стороны бактерий очень даже разумно повременить с применением этих субстанций до тех пор, пока вокруг не соберется больше возбудителей болезней, – с такой атакой иммунная система справиться не сможет, и тогда ее можно будет подавить.