Бактерии способны заселять самые разнообразные поверхности — от дренажных труб до человеческих зубов. Здесь они образуют биопленки. Такие сообщества довольно сложно устроены, а их участники постоянно «общаются» между собой, сообщает Eurek Alert.

Бактерии с краевых участков такой пленки получают больше ресурсов и лучше растут. Чтобы сохранить баланс, голодающие клетки из середины сообщества посылают другим участникам электрохимические сигналы. Получившие их бактерии с краев пленки временно останавливают потребление и размножение, позволяя питательным вещества проникнуть в центр.

Такая сплоченность позволяет всему сообществу переживать воздействие антибиотиков и других химических веществ. Даже если часть бактерий с границ биопленки погибнет, в ее центре останется ядро, и колония выживет.

Связь в бактериальных сообществах быстрая и эффективная, несмотря на то, что у бактерий нет нейронов или других специализированных структур для передачи информации. Исследователи из США решили выяснить, какой механизм позволяет бактериям передавать сигналы на большие расстояния.

Проанализировав большой массив информации, ученые предположили, что в основе «бактериального интернета» может лежать физический эффект, известный как перколяция. Теория перколяции существует с 1950-х годов и помогает физикам описать, как сигналы передаются через среду, содержащую различные компоненты.

Например, процесс перколяции позволяет воде в кофеварке просачиваться сквозь кофейную гущу. А нефтяники используют его, чтобы выделять нефть из пористых горных пород.

В биопленке сигналам необходимо преодолеть расстояние в сотни клеток. Используя флуоресцентный микроскоп, ученые смогли отследить бактерий, которые подавали и поддерживали сигнал на всем его пути. Оказалось, что количество и расположение таких клеток точно соответствует предсказаниям теории перколяции. Они находились в точке фазового перехода, где сигнал начинал затухать.

Исследователи надеются, что их открытие позволить найти уязвимые точки в коммуникации бактерий и повысить эффективность антибиотиков.

Решить проблему бактерий, на которые перестали действовать антибиотики, помогут «иммунобиотики». Методика, разработанная американскими исследователями, объединяет использование антибиотиков со стимуляцией иммунитета. Новый препарат не только наносит бактериям урон, но и обучает реагировать на них клетки иммунной системы.