Микробиологи из швейцарского Института водных наук и технологий и Швейцарской высшей технической школы Цюриха в ходе экспериментов над бактериями выявили наличие эффекта, который можно описать как «коллективную память» бактерий. Популяция микроорганизмов реагирует на изменения окружающей среды с учётом ранее приобретённого «опыта».
Известно, что у бактерий есть зачатки «памяти», с помощью которой они могут сравнивать интенсивности внешних стимулов и изменять или сохранять направление движения. Это явление называется хемотаксис — двигательная реакция, вызванная внешними раздражителями. Учёные недавно подробно изучили структуру, с помощью которой происходит «принятие решений» в зависимости от внешних стимулов.
Но память индивидуальных клеток быстротечна. В экспериментах для проверки работы памяти у бактерий Caulobacter crescentus учёные добавляли в воду соль. Иногда её содержание в воде постепенно увеличивали, иногда сразу делали большим. Те бактерии, которым было дано «солевое предупреждение», впоследствии выживали лучше. Но память об увеличении солёности воды у отдельных клеток пропадала уже через 30 минут.
В ходе экспериментов выяснилось, что большая популяция бактерий выживает лучше даже после двух часов, прошедших с момента «предупреждения». Жизненные циклы отдельных клеток синхронизируются из-за задержек в делении, вызванных повышением солёности окружающей среды. Вероятность выживания бактерии зависит от того, на какой стадии находится её жизненный цикл в момент добавления в воду соли.
Также выяснилось, что популяции, ранее подвергавшиеся воздействию соли, могут пострадать как слабее, так и сильнее тех популяций, что не были «натренированы» на повышение солёности воды.
Благодаря исследованию учёные надеются лучше понять принципы контроля популяций микроорганизмов – в частности, как патогены сопротивляются антибиотикам, или как управлять жизнедеятельностью микроорганизмов, используемых в промышленных целях.
Комментарии (5)
Ariez
09.03.2016 10:51+1Вспомнился замечательный рассказ Станислава Лема "Эрунтика".
Р. Гулливер понимал, что может вывести штамм, передающий сигналы «SOS», но счел этот этап совершенно излишним. Он пошел другим путем и научил бактерии различать сигналы по видам опасности. Так, например, свободный кислород, который для них смертоносен, штаммы E. coli loquativa 67 и E. coli philograhica 213 [кишечная палочка говорливая 67 (и)… письмолюбивая 213 (лат. )] могли устранить из своего окружения, только передавая сигнал:… — - («SO» — то есть «стресс, вызванный кислородом»).
Автор прибегает к эвфемизму, когда говорит, что получение штаммов, сигнализирующих о своих потребностях, оказалось «довольно-таки непростым делом». Выведение E. coli numerativa [кишечная палочка перечисляющая (лат. )], которая сообщала, какая концентрация водородных ионов (pH) для нее предпочтительна, потребовало двух лет, a proteus calculans [протей считающий (лат. )] начал выполнять простейшие арифметические действия еще после трех лет экспериментов. Он сумел сосчитать, что дважды два — четыре.
На следующей стадии Р. Гулливер расширил свою экспериментальную базу, обучив морзянке стрептококки и гонококки, но эти микробы оказались не слишком смышлеными. Тогда он вернулся к кишечной палочке. Штамм 201 выделялся своей мутационной адаптивностью; он передавал все более длинные сообщения, как информирующие, так и постулативные: другими словами, бактерии сообщали не только о том, что их беспокоит, но и о том, какие компоненты питания им хотелось бы получить. По-прежнему следуя правилу сохранять лишь наиболее эффективно мутирующие штаммы, через одиннадцать лет он вывел штамм E. coli eloquentissima [кишечная палочка красноречивейшая (лат. )], который первым начал откликаться сам по себе, а не только под угрозой уничтожения. Как вспоминает автор, прекраснейшим днем его жизни был день, когда E. coli eloquentissima отреагировал на включение света в лаборатории словами «доброе утро» — составленными путем разрастания агаровых колоний в знаки морзянки...
amarao
09.03.2016 13:28+3Как и многие рассказы Лема — начинается в реалистичном ключе, заканчивается абсурдистским. Хотя идея о конструкции конечных автоматов посредством кологии бактерий — очень даже интересная.
Можно даже напрячься и реализовать эмулятор бактерии посредством конечного автомата, реализованного с помощью бактерий. Почему? Потому что можем.
Kolegg
10.03.2016 01:50Подобного рода статьи без цифр, говорят чуть меньше чем ни о чем.
например из этого отрывка
Жизненные циклы отдельных клеток синхронизируются из-за задержек в делении, вызванных повышением солёности окружающей среды. Вероятность выживания бактерии зависит от того, на какой стадии находится её жизненный цикл в момент добавления в воду соли.
Также выяснилось, что популяции, ранее подвергавшиеся воздействию соли, могут пострадать как слабее, так и сильнее тех популяций, что не были «натренированы» на повышение солёности воды.
можно сделать вывод, что выживаемость зависит от времени добавления соли в группу бактерий с синхронизированым развитием.
Номального источника после беглого гугления не нашел.
MnogoBukv
Неделя швейцарских школ на geektimes. Количество микроорганизмов увеличилось вдвое.