Odkritje mehanskih povezav med bakterijami

Skupina raziskovalcev z Univerze v Ljubljani je odkrila mehanske povezave med bakterijami, za katere je doslej veljalo, da ne obstajajo. Prvi so opazili, da se celice v suspenziji povežejo v nevidno mrežo, prek katere sledijo gibanju optično ujete bakterije. Za vidno bakterijsko strukturo se torej skriva mreža medceličnih povezav, do zdaj nevidna tkanina ekosistema.

Vse od definicije planktona leta 1887 so bili raziskovalci prepričani, da je gibanje bakterij določeno predvsem s tokom okoliške vode, kjer celice nimajo medsebojnih povezav in se prosto gibljejo, neodvisno druga od druge. Da ni tako, pa so nedavno dokazali raziskovalci z ljubljanske univerze. Svoje v temelju nove ugotovitve so objavili v ugledni reviji Nature Communications.

»Fizične povezave med bakterijskimi celicami v planktonski obliki obstajajo, vendar jih s standardnimi mikroskopskimi tehnikami ni mogoče zaznati. Medtem ko lahko posamezne celice v razredčenih bakterijskih suspenzijah vidimo in preštejemo, je njihove povezave mogoče dokazati šele z aktivno motnjo ene ali več celic, ki so med seboj v stiku,« je ob pomembnem odkritju povedal vodja raziskovalne skupine prof. dr. David Stopar z biotehniške fakultete.

Da bi to potrdili, so raziskovalci uporabili optično pinceto in kot prvi opazili, da se celice v suspenziji povežejo v nevidno mrežo, prek katere sledijo gibanju optično ujete bakterije. Za vidno bakterijsko strukturo se tako skriva nevidna mreža medceličnih povezav, ki predstavlja do zdaj še nevidno tkanino ekosistema.

Mreženje že pri nizki gostoti

Raziskava je pokazala, da mehanske povezave obstajajo pri nizkih gostotah bakterij, kar je v ostrem nasprotju s trenutno sprejetim modelom, da se mreženje bakterij pojavi šele pri visokih gostotah, pri prehodu v tako imenovani biofilm.

»Molekularne povezave, ki omogočajo začetno povezovanje bakterij, so drugačne od tistih, ki jih najdemo v biofilmih. Zelo pomembne so nukleinske kisline, ki zaradi visoke elastičnosti in sposobnosti tvorbe kompleksnih origamijev omogočajo samosestavljanje tkanine ekosistema. Ko je mreža enkrat sestavljena, jo je mogoče enostavno vcepiti v nova okolja. Tako poleg celice z vcepkom prenesemo tudi njeno lokalno okolje kot neločljivo enoto,« pojasnjuje Stopar.

Bakterije so glede na rezultate raziskave sposobne izdelati dobro povezano mikrobno tkivo na dolge razdalje, tudi več kot 100 mikrometrov. »To je presenetljivo,« pravi Stopar, »saj je doslej veljalo, da enocelični organizmi v suspenziji med seboj niso povezani. Medcelična povezanost je bila vedno znak višje stopnje razvoja, rezervirana za večcelične organizme.«

A delo raziskovalcev s tem še ni končano. Odkritje šibke visokoelastične zunajcelične bakterijske mreže je prineslo nova vprašanja o delovanju bakterij v suspenzijah, hkrati pa omogoča reševanje nekaterih temeljnih mikrobioloških problemov, vezanih na medcelično komunikacijo bakterijskih celic in njihovo odpornost na protimikrobne snovi.

Bakterije niso tako osamljene, kot se je zdelo

Slovenski raziskovalci so ugotovili, da bakterije le niso tako osamljene, kot se je zdelo. Rezultati raziskave so spremenili pogled na naše dojemanje bakterij kot osamljenih samotnih celic, ki se družijo zgolj občasno, ko so razmere slabe. Temeljno naravoslovno odkritje omogoča novo razumevanje sodelovanja in sporazumevanja med bakterijami ter njihovega vpliva na okolje.