科學家發現細菌藉訊號形成生物膜 或許提供了控制細菌行為的基礎

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我們過往的常識總以為細菌只是簡單的單細胞生物。但一項最新研究指出細菌除了能透過群體解決社交矛盾,也能夠像人類大腦中的神經細胞一樣,透過訊息傳遞來溝通,再再顯示細菌並非只是人們認定的簡單生物。

多樣的細菌群聚在一起所形成結構群落就稱為「生物膜」(biofilms),生物膜能夠對化學物質及抗生素產生高抗性。過往人們對於生物膜的形成過程,也不了解生物膜產生抵抗機制的方式。加州大學聖地牙哥分校的分子生物學教授 Gürol Süel 指出,在一項研由細菌形成的生物膜聚落裡,細菌能透過訊號改變聚落中各種菌種之間的互動關係,並且影響遠距離外的其他聚落之細胞。而生物膜內的細菌透過離子通道蛋白(ion channels),藉由傳遞訊號與其他細菌溝通,這樣溝通方式與人類神經傳遞訊息的方式非常相似。

一項發表於 Cell 期刊上的研究結果顯示,細菌會透過傳遞遠距訊號來聯繫生物膜上的其他菌種,並藉之招喚更多細菌移民到生物膜中,而細菌發出的電子訊號就像是招商廣告,宣告此生物膜中已經擁有的成員。這種高階的行為,不符合人們過去對於細菌的想法,細菌並沒有想像中的簡單。這項研究結果顯示,細菌的這種行為就像人類向朋友傳遞網路訊息,而且此現象也不只在單獨菌種上發生,因為不同菌種之間也會互相傳遞訊號,吸引其他菌種加入它們的生物膜。

生物學家們發現單一物種枯草桿菌(Bacillus subtilis)能夠以電訊號訊息吸引另一菌種綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)。研究團隊 2015 年夏天發現生物膜內的菌種之間能解互相合作,但個體也會互相競爭養分,以爭取資源使自己生長。生物膜最外緣的細菌距離所需生長養分最近,而內側的細菌則可能因為被屏蔽而缺乏所需營養,但是生物膜內的細菌會發展相互依賴的模式,會定期讓外圍細胞停止成長,使得內側細菌有獲得成長養分的機會。

這項發現,未來可能改變人們對細菌如何影響健康的了解。像是腸道菌等多種細菌群落,會藉由傳遞訊號相互調控,這項研究成果或許能夠打開另一扇門,提供基礎給生醫技術控制細菌行為以及細菌社群組成。

資料來源
https://phys.org/news/2017-01-bacteria-species-long-range-electrical.html

生醫編輯 江盛之

作者

生醫編輯 江盛之

擅長觀察生技及醫療時事,並關心國際間最新醫療科技動態與發展,運用淺顯易懂的說明方式,讓讀者快速閱讀並理解。

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