Forskare har länge känt att många typer av bakterier bildar olika samhällen, bestående av ett stort antal individer, och dessa "kollektiv" av mikroorganismer visar ganska nyfiken och svårt att förklara beteendefunktioner. Koloniala myxobakterier är det mest slående exemplet på sådana "original".
Dessa mikroorganismer känns som mest lätta i marken, i gödsel såväl som på ruttnande växtrester. Men deras korta stavformade celler, tusendels millimeter i storlek, kan existera var för sig.
Men ändå är de oftast organiserade i tusentals kluster, som på jakt efter mat med hela sin massa flyttar från en plats till en annan. Samtidigt utsöndrar varje medlem i teamet rikligt slem, som fungerar som ett slags "smörjmedel", med hjälp av vilken armada av mikroorganismer glider över markytan.
Överraskande nog fungerar alla celler i kolonin på ett överraskande samordnat sätt, som om de kontrollerades av en osynlig ledare. Och om någon bakterie plötsligt befinner sig utanför kolonikanten, rusar den genast tillbaka, som om någon osynlig tråd tvingar den att göra det.
Så snart byte dyker upp på vägen för denna mängd mikroorganismer, till exempel en ackumulering av bakterier av en annan art, vänder koloniens framkant skarpt till offret och kryper över det och täcker det med många små kroppar. Därefter börjar myxobacterium en riktig fest, under vilken den med hjälp av speciella enzymer smälter bytet till ett lätt smältbart tillstånd.
Om samma art av myxobakterier befinner sig i vattnet förvandlas de omedelbart till globkolonier, bestående av hundratusentals eller till och med miljoner individer. Och när andra mikroorganismer eller deras kolonier stöter på vägen för denna miniatyrboll drar cellernas aktiva rörelser offret till speciella fördjupningar på rovkulans yta, som kallas matsmältningsfickor, där den smälts.
Men särskilt intressanta fenomen i beteendet hos myxobakterier observeras när det finns brist på matresurser.
Kampanjvideo:
Och om myxobakteriecellerna innan det var jämnt fördelade i den totala slemhinnan, börjar de nu samlas i mitten av kolonin, där fler och fler nya ordningar av celler kommer. Som ett resultat av sådana aktiva rörelser av cellmassor, tunnar kolonin ut vid kanterna, men i den centrala delen, som med stormsteg, stiger uppåt.
Dessutom inte en formlös massa utan en helt strukturerad formation: en vertikal kolonn växer från en knappt märkbar tuberkel, i vilken den övre delen många grenar uppträder. Till slut bildas något som ett litet träd från slemhinnan, där grenarnas toppar är dekorerade med konstiga stora "blommor" med många tjocka "kronblad".
Dessa trädliknande formationer når en höjd av flera millimeter, därför är de tydliga utan mikroskop. I olika arter av myxobakterier kan de skilja sig i form, liksom i färg, som kan vara gröna, gula eller orange. Dessa "blommor" är fruktkroppar och består i huvudsak av två kategorier av celler.
Deras volym under tillväxten av "trädet" fungerar som ett byggmaterial. De bildar fruktkroppens "bagage" och "grenar". Men "blombladet" är några grupper av de celler som, efter att ha överlevt en hård tid, åter kommer att återgå till en aktiv livsstil.
Under bildandet av fruktkroppar ändrar bakterier sin stavliknande form till en rund, täcks av täta membran och förvandlas till vilande celler. När den ogynnsamma perioden har gått kommer de att falla av fruktkroppens grenar, förlora sitt skyddande skal och återigen bli rörliga pinnar. De kommer att börja dela sig igen och därmed lägga grunden för nya generationer av myxobakterier …
Fruktkroppar av myxobakterier
Naturligtvis, för att till exempel röra sig i en "formation" eller att attackera offret tillsammans, för att inte tala om mer komplexa beteendeakt, måste bakterierna på något sätt. Och för kommunikation har de ett speciellt - kemiskt - språk, som används mest aktivt när det finns många bakterier.
I detta fall producerar varje bakteriecell vissa signalmolekyler. Och när deras antal når en viss kritisk punkt, blir de "folkets röst", som de flesta av deltagarna i "mötet" lyder.
Således är denna kemiska "konversation" nödvändig för bakterier att fatta kollektiva beslut. I synnerhet kan mikroorganismer genom sådan molekylär kommunikation”räkna” varandra, samlas i kolonier eller synkronisera syntesen och frisättningen av toxin i den yttre miljön.
Det "universella ordet" i bakterier är ett speciellt signalämne AI-2, vars syntes i olika mikroorganismer utförs under kontroll av samma gen. Dessutom, trots dess mångsidighet, svarar olika bakterier på denna signal på olika sätt. Till exempel kan han "tända" glödet från marina mikroorganismer och öppna en "kommunikationssession" i E. coli-kolonin.
Det bör också sägas att på grund av den ojämlika tolkningen av "språket" av olika typer av bakterier kan interspecifika konflikter uppstå. Dessutom kan vissa arter med hjälp av detta språk kontrollera andra: till exempel, efter att ha gått in i en "dialog" av konkurrenter, kan man föra den på ett sådant sätt att man kan bli en vinnare i kampen för en eller annan resurs.
Bakterier är i de flesta fall”rovdjur” som inte bara angriper människor, djur eller växter. De vill inte begå en ond handling gentemot sina encelliga släktingar.
Så, laktobaciller, en gång i en sådan miljö av andra bakterier, transformeras omedelbart. De börjar kraftigt släppa ut i den yttre miljön rundade granuler med ämnen som är destruktiva för grannarna: mjölksyra, lysozym och några specifika proteiner.
Men kampen går inte obemärkt för själva laktobacillerna: deras celler skadas och innehållet i cytoplasman rinner ut.
Och ju mer aktiva laktobaciller är, desto mer skadade celler dyker upp i sina rader, som därefter dör. Och i de mest aktiva stammarna dör mer än en tredjedel av deltagarna i minislag. Men bakteriesamhället tillåter inte alla medlemmars död - i en kritisk situation täcker några av de mikrobiella cellerna sin vägg med ytterligare skyddande lager och går i vilande tillstånd.
När det gäller den skadade sidan beter sig den som en armé som förlorade striden bör bete sig. Vissa celler av besegrade bakterier slutar helt enkelt reproducera, andra kollapsar gradvis och andra slutar kontakta varandra och ett tomt utrymme uppträder mellan dem.