Биологи обманули коллективный разум бактерий

Перехватывая сообщения, которые одноклеточные посылают друг другу, можно подавить их агрессивность и снизить риск развития болезни. Путь к такой необычной методике открыли опыты учёных из университетов Крэнфилда (Cranfield University) и Кента (University of Kent), а также госпиталя Бедфорда (Bedford Hospital).

Обмен сигналами у бактерий не первый раз становится основой любопытных экспериментов, таких как синхронизирующиеся бактериальные часы и исследование коллективных решений бактерий (фото с сайта gizmag.com).

Речь идёт об ощущении кворума (quorum sensing), которое некоторые бактерии используют для изменения модели поведения, демонстрируя нечто вроде коллективного разума.

Чувство кворума управляет многими процессами в мире бактерий, например их размножением при заражении организма, нападением на его клетки. Получая от собратьев сигнальные молекулы в количестве выше определённого порога, бактерия запускает транскрипцию ряда генов и становится активной.

Идея проста: нужно удалять из среды сигналы бактерий, тогда кворума не наступит и захватчики останутся пассивными. Учёные создали инертные, совместимые со средой в теле человека полимеры (signal molecule-sequestering polymer — SSP), обладающие высоким сродством к заданным химическим соединениям, а попросту — притягивающие к себе и захватывающие сигнальные молекулы.

Для проверки нескольких вариантов SSP биохимики использовали бактерии Vibrio fischeri, которые можно найти как в свободном плавании, так и в роли симбионтов — они присутствуют в клетках некоторых морских существ. У данных бактерий чувство кворума управляет биолюминесценцией: единичные клетки не светятся, но, собираясь в больших группах, они дружно запускают этот процесс.

Сопоставление эффективности разных версий SSP (иллюстрация Elena V. Piletska et al./Biomacromolecules).

Исследователи показали, что удачно подобранные полимеры хорошо перехватывают сигнальные молекулы и подавляют люминесценцию даже в "концентрированном" собрании Vibrio fischeri, при этом были исключены иные объяснения (токсичность полимера для бактерий или истощение питательных веществ).

По мнению авторов работы, SSP открывают дорогу новому направлению в фармацевтике, а также послужат прекрасным покрытием для катетеров и имплантатов (последние всегда вызывают риск размножения болезнетворных бактерий). В отличие от антибиотиков перехватывающие полимеры не атакуют сами бактерии, так что те просто не могут развить устойчивость к подобному препарату. (Подробности — в статье в журнале Biomacromolecules).