Бактерии формируют защитные биоплёнки заранее, реагируя на сигнал опасности

Исследователи из Базельского университета обнаружили, что бактерии могут заранее чувствовать угрозы через общий сигнал опасности. Бактерии обнаруживают, когда соседние клетки погибают, и превентивно формируют защитную биоплёнку.

В исследовании, опубликованном в Nature Microbiology, группа под руководством профессора Кнута Дрешера из Biozentrum обнаружила, что фрагменты бактериальной клеточной стенки — пептидогликаны — служат сигналом тревоги, указывающим на опасность в окружающей среде.

"Эти молекулы действуют как общий сигнал опасности, распознаваемый не только особями того же вида, но и бактериями разных видов", — говорит Дрешер. "Пептидогликаны высвобождаются, когда бактерии погибают от фагов или антибиотиков".

Бактерии реагируют на этот сигнал, производя небольшую сигнальную молекулу c-di-GMP, которая запускает формирование биоплёнки. Биоплёнки — это сложные трёхмерные структуры из живых бактерий, погружённых в слизистую матрицу.

"У Vibrio cholerae, возбудителя холеры, даже кратковременное воздействие фрагментов клеточной стенки запускает формирование биоплёнки", — объясняет Саника Вайдья, первый автор исследования. Внутри биоплёнки бактерии защищены от атак фагов, иммунных клеток и антибиотиков.

Исследователи наблюдали такое поведение не только у холерного вибриона, но и у других опасных, часто полирезистентных патогенов: Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Staphylococcus aureus и Enterococcus faecalis.

Тот факт, что бактерии разных видов реагируют на один и тот же сигнал опасности, указывает на универсальную стратегию выживания. "Интересно, что иммунные клетки человека также распознают фрагменты пептидогликана как сигнал инфекции", — подчёркивает Дрешер. "Это подчёркивает удивительные параллели между бактериальными и человеческими защитными механизмами".

Эта универсальная стратегия может объяснять, почему биоплёнки играют такую важную роль в различных средах — от природных экосистем до инфекций человека.