Οι χημικές κραυγές των βακτηρίων που πεθαίνουν προειδοποιούν το υπόλοιπο ενός σμήνους που εισβάλλει. Τα σμήνη βακτηρίων "κραυγάζουν" όταν πεθαίνουν, προειδοποιώντας γειτονικά βακτήρια για κίνδυνο. Αυτοί οι θρήνοι δεν είναι ακουστικοί. Αντίθετα, είναι χημικοί συναγερμοί που τα βακτήρια εκπέμπουν ενώ βρίσκονται στα πρόθυρα του θανάτου, μια δράση γνωστή ως νεκροσκοπία.
Μέσω της νέας σηματοδότησης, τα βακτηρίδια προειδοποιούν τους γείτονες τους για την παρουσία μιας θανατηφόρας απειλής και έτσι σώζουν την πλειονότητα του σμήνους (μια βακτηριακή αποικία που κινείται). Όταν αντιμετωπίζει μια απειλή όπως τα αντιβιοτικά, οι χημικές κραυγές θανάτου των βακτηρίων μπορούν να προσφέρουν στους επιζώντες αρκετό χρόνο για να αποκτήσουν μεταλλάξεις που μεταφέρουν αντίσταση στα αντιβιοτικά, αναφέρουν επιστήμονες σε μια νέα μελέτη.
Πολλά είδη βακτηρίων κολυμπούν με τη βοήθεια λεπτών δομών που μοιάζουν με ουρά που ονομάζονται μαστίγια, που τα βοηθούν γρήγορα. Και μερικές φορές, βακτήρια όπως το Escherichia coli (E. coli) συγκεντρώνονται σε δισεκατομμύρια και χρησιμοποιούν το μαστίγιο τους για να κινηθούν μαζί πάνω σε στερεές επιφάνειες, ως σμήνος.
«Τα βακτηριακά σμήνη είναι μεταβολικά ενεργά και αναπτύσσονται δυνατά», έγραψαν οι ερευνητές. Για το λόγο αυτό, οι επιστήμονες υποπτεύονταν ότι τα σμήνη θα μπορούσαν επίσης να έχουν τους δικούς τους μηχανισμούς για την ανάπτυξη αντοχής στα αντιβιοτικά, οι οποίοι θα μπορούσαν να διαφέρουν από αυτούς των μεμονωμένων βακτηρίων.
Οι ερευνητές σημείωσαν προηγουμένως ότι όταν τα σμήνη των βακτηρίων αντιμετώπισαν αντιβιοτικά, περίπου το 25% της αποικίας περιαγωγής πέθανε. Τα νεκρά βακτήρια φάνηκαν να προστατεύουν με κάποιο τρόπο τους επιζώντες - τα επιζώντα κύτταρα φάνηκαν να απομακρύνονται ενεργά από τα αντιβιοτικά αφού ένα μέρος του σμήνους πέθανε - αλλά δεν ήταν σαφές τι καθοδήγησε τη συμπεριφορά των βακτηρίων.
Στη νέα μελέτη, οι επιστήμονες παρατήρησαν σμήνη βακτηρίων E.coli καθώς αλληλεπιδρούν με αντιβιοτικά, για να αποκαλύψουν πώς τα νεκρά κύτταρα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη σωτηρία του υπόλοιπου σμήνους.
Σήματα από τους νεκρούς
Μετά τη λήψη του σήματος, τα βακτήρια απομακρύνθηκαν, γεγονός που υποδηλώνει ότι η ένωση κοινοποίησε «κατάσταση έκτακτης ανάγκης», προειδοποιώντας τα ζωντανά βακτήρια για την παρουσία κινδύνου, σύμφωνα με τη μελέτη.
Αλλά η θυσία των νεκρών βακτηρίων δεν έστειλε μόνο μια προειδοποίηση. Ενεργοποίησε επίσης αντλίες στις μεμβράνες των ζωντανών κυττάρων "για να αρχίσει να αντλεί τα αντιβιοτικά", δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Rasika Harshey, καθηγητής μοριακών βιοεπιστημών στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν.
Ο καταρράκτης γονιδίων που ενεργοποιήθηκε από νεκροσκοπικά σήματα όχι μόνο προστάτευε το σωζόμενο σμήνος από αντιβιοτικά, αλλά προώθησε τη μελλοντική αντίσταση στις ενώσεις που σκότωσαν τους συντρόφους τους. Επιπλέον, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι οι υποπληθυσμοί τους σμήνους βακτηρίων ήταν γενετικά μεταβλητοί. Μερικοί ήταν πιο ευαίσθητοι στα αντιβιοτικά από άλλα. Τα σμήνη των βακτηρίων μπορούν να καλλιεργήσουν συλλογικά διαφορετικούς υποπληθυσμούς ως εξελικτική στρατηγική επιβίωσης - εάν νέα αντιβιοτικά σκοτώσουν τα ευάλωτα μέλη του σμήνους, οι θάνατοι τους θα βοηθήσουν στην προστασία των υπόλοιπων, έγραψαν οι συγγραφείς της μελέτης.
"Τα νεκρά κύτταρα βοηθούν την κοινότητα να επιβιώσει", δήλωσε ο Harshey.
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι σε πυκνά σμήνη βακτηρίων, η έκθεση σε χαμηλές δόσεις αντιβιοτικών θα μπορούσε πραγματικά να προωθήσει την απόκτηση αντοχής στα αντιβιοτικά - ένα σημαντικό ζήτημα για την έρευνα στρατηγικών για την καταπολέμηση βακτηριακών λοιμώξεων, πρόσθεσε.