Wetenschappers hebben ontdekt dat sommige methanogene bacteriën zich met elkaar kunnen verbinden in een soort biologische kanalen en een soort verbindingen kunnen vormen, vergelijkbaar met hoe neuronen informatie met elkaar uitwisselen in de hersenen van dieren, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
“Onze ontdekking verandert niet alleen ons begrip van bacteriën, maar ook hoe we ons onze hersenen voorstellen. Al onze zintuigen, emoties en intelligentie groeien uit de manier waarop hersencellen elektrische signalen uitwisselen die worden geactiveerd door ionenkanalen. We ontdekten dat bacteriën dezelfde kanalen en elektrische signalen gebruiken om samen uit een ongemakkelijke omgeving te komen”, zegt Guerol Sueel van de University of California, San Diego, VS.
Suel en zijn collega's kwamen tot deze conclusie en probeerden een ongewoon geheim te achterhalen uit het leven van grote gemeenschappen van bacteriën die zich verenigen in dichte kolonies - 'films' van honderdduizenden individuele microben - hoe organismen in het centrum van dergelijke structuren die geen contact hebben met de externe omgeving, erin slagen te overleven.
Bij het observeren van de levensduur van dergelijke films, hebben wetenschappers ontdekt dat cellen op het oppervlak van de film, die onbeperkte toegang hebben tot voedsel, de binnenkant van de kolonie periodiek laten ademen. Ze stoppen met groeien, waardoor voedingsstoffen de diepten van de kolonie kunnen binnendringen en microben in de film de voedselvoorraad aanvullen.
Zo'n verbazingwekkende synchronisatie van het gedrag van bacteriën die ver van elkaar verwijderd zijn, deed wetenschappers nadenken over hoe ze met elkaar konden communiceren. Het gedrag van voedsel - glutamaatmoleculen - bij het bewegen in de film gaf aan dat dit bacteriële "internet" kan werken op basis van elektrochemische signalen.
Geleid door dit idee, maten de auteurs van het artikel hoe de spanning op het oppervlak van bacteriële membranen en in het voedingsmedium verandert tijdens perioden van groei van de oppervlaktelaag van microben en tijdens perioden van rust.
Het bleek dat de spanning op het bacteriële membraan in de tijd fluctueerde met de microbiële groeicycli, wat de gok van Xuel en zijn collega's bevestigde. Deze elektrische trillingen, zoals de wetenschappers uitleggen, werden gegenereerd door ionenkanalen op het oppervlak van de schalen van microben, vergelijkbaar in structuur en vorm met die ionische "pompen" die zich op het oppervlak van zenuwcellen in de hersenen bevinden.
Promotie video:
Bacteriële ionenkanalen werken op een vergelijkbare manier: ze pompen kaliumionen in of uit de cel, waardoor een verschil ontstaat in de concentratie van kalium- en natriumionen, waardoor de microbe elektrische impulsen door het oppervlak kan geleiden.
Als deze kanalen en de bijbehorende genen worden verwijderd, verliezen de bacteriën hun vermogen om met elkaar te communiceren en valt de kolonie snel uiteen vanwege het onvermogen om golven van groei en rust te coördineren.
Interessant genoeg verspreidt dit signaal zich volgens Suelle langs de microbiële film op vrijwel dezelfde manier als pijnimpulsen ontstaan in de hersenen tijdens het begin van migraine. Wetenschappers hopen dat verdere studie van de bacteriële "hersenen" zal helpen begrijpen hoe u deze hoofdpijn kunt bestrijden.
Omgekeerd kunnen de huidige migrainemedicijnen die de overdracht van dergelijke signalen blokkeren, in principe worden gebruikt om de communicatie van bacteriën te verstoren. Dit zou kunnen helpen bij het bestrijden van de kolonies antibioticaresistente microben die vaak epidemieën veroorzaken in ziekenhuizen, concluderen de biologen.
