Naukowcy z Uniwersytetu w Bazylei dokonali przełomowego odkrycia dotyczącego sposobu, w jaki bakterie wyczuwają zagrożenie i bronią się przed niebezpieczeństwem. Okazuje się, że te mikroorganizmy mogą reagować na sygnały alarmowe pochodzące od umierających sąsiadów. To pozwala im na proaktywne tworzenie ochronnych struktur. To biofilmy, które są kluczowe w ich przetrwaniu w obliczu ataków antybiotyków, bakteriofagów czy układu odpornościowego.
Bakterie kontra zagrożenia
W ciągłej walce o przetrwanie bakterie opracowały szereg mechanizmów obronnych, które umożliwiają im unikanie eliminacji. Jednak do tej pory niewiele było wiadomo o tym, jak dokładnie wyczuwają one zagrożenia w swoim otoczeniu. Najnowsze badania zespołu pod kierunkiem prof. Knuta Dreschera z Biozentrum Uniwersytetu w Bazylei rzucają światło na ten proces.
Sygnał alarmowy z fragmentów ściany komórkowej
Głównym odkryciem było zidentyfikowanie fragmentów ściany komórkowej bakterii – peptydoglikanów – jako uniwersalnego sygnału ostrzegawczego. „Te molekuły działają jak alarm rozpoznawany zarówno przez bakterie tego samego gatunku, jak i przez inne gatunki,” wyjaśnia prof. Drescher. Peptydoglikany uwalniane są w momencie, gdy bakterie giną pod wpływem bakteriofagów lub antybiotyków.
Biofilm jako tarcza ochronna
Po wykryciu zagrożenia bakterie reagują błyskawicznie, wytwarzając c-di-GMP – cząsteczkę sygnałową, która uruchamia proces tworzenia biofilmu. Biofilmy to złożone struktury trójwymiarowe, w których bakterie są zatopione w ochronnej macierzy. „Nawet krótkotrwała ekspozycja na fragmenty ścian komórkowych wystarcza, by Vibrio cholerae, patogen wywołujący cholerę, rozpoczął tworzenie biofilmu,” tłumaczy Sanika Vaidya, główna autorka badania. W biofilmie bakterie są znacznie trudniejsze do zniszczenia przez antybiotyki czy układ odpornościowy.
Uniwersalna strategia przetrwania
Co ciekawe, podobną reakcję zaobserwowano także u innych groźnych bakterii, takich jak Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus czy Enterococcus faecalis. To odkrycie wskazuje, że reagowanie na sygnały zagrożenia w postaci fragmentów ścian komórkowych jest uniwersalnym mechanizmem przetrwania. Prof. Drescher podkreśla także zaskakujące podobieństwa między bakteriami a ludzkim układem odpornościowym: „Ludzkie komórki odpornościowe również rozpoznają peptydoglikany jako sygnały infekcji.”
Znaczenie dla medycyny
Odkrycie to ma ogromne znaczenie dla zrozumienia, dlaczego biofilmy są tak powszechne w różnych środowiskach – od naturalnych ekosystemów po infekcje w organizmach ludzkich. Tworzenie biofilmu znacznie utrudnia leczenie zakażeń, zwłaszcza tych wywoływanych przez bakterie wielolekooporne.
Jednak badania pozostawiają otwarte pytania. Czy fragmenty ścian komórkowych aktywują również inne mechanizmy obronne? Jak wykorzystać tę wiedzę, by skuteczniej zwalczać patogeny tworzące biofilmy? Odpowiedzi na te pytania mogą zrewolucjonizować walkę z infekcjami bakteryjnymi w przyszłości.
Badania opublikowane przez naukowców z Uniwersytetu w Bazylei oferują nowe spojrzenie na strategie przetrwania bakterii. Być może w przyszłości uda się opracować metody, które skutecznie zakłócą proces tworzenia biofilmów, zwiększając skuteczność terapii antybiotykowych.
Źródło: https://scitechdaily.com/how-bacteria-sense-death-around-them-and-prepare-for-battle/
