细菌可以通过电子信号相互沟通？

随着越来越多的菌株对我们武器库里的抗生素产生抗药性，人们已经是“谈菌色变”了。去年，一名美国妇女死于一种超级病菌，这种超级病菌已经对人类所有可用的抗生素都产生了抗药性。

我们所说的细菌是一些看似简单的单细胞生物体，但科学家持续在这些细菌的身上发现了更多令人害怕的事实：比如说它们会发送电子信号召集同伴来加入它们的阵营。

只要细菌在一个表层上粘成一团，细胞中就会形成一层滑滑的薄层——生物膜，这就是关于生物膜的近期研究的总结。通过这个黏滑的薄层，我们更加了解微观生物群体的生活方式。

生物膜是无处不在的，在牙菌斑和牙齿内侧的根部就能找到生物膜。研究人员一直格外关注生物膜，这是因为生物膜并不是指一个细菌菌株的生长，而是指很多细菌种类聚集起来，从而形成了这些粘性的粘附膜。要用化学药品和抗生素去对付这些生物膜是非常困难的。

据估计，人体内80%的细菌感染都是由生物膜引起的；所以，如果我们能够查清楚这些生物膜是怎么形成的，以及如何打破和分解这些生物膜，我们将会迎来医学领域的一个巨大胜利。

目前，来自加利福尼亚的一支科学家团队表示，真相是细菌通过对外发送电子信号召集新的同伙去形成生物膜，而它们召集的同伙是不同种类的外部细菌。

“通过这种方式，尽管有些细胞距离细菌很远，而且也不属于它们的阵营，生物膜内的细菌还是可以对人体细胞的行为进行大范围和动态的控制，”研究带头人Gürol Süel解释说。

不过，现在我们知道了细菌是怎样运作的，这是一个好消息。有了这一发现，我们在对于生物膜的处理和进一步理解细菌最初沟通和团体合作的方式等方面都有了新的选择。

之前，这个团队已研究发现细菌能够像神经元那样通过电子信号进行沟通；基于此研究，该团队开展了新的研究。名为“离子通道”的小气孔使得带电的分子能够出入细胞。

在这种情况下，钾离子能够在整片生物膜上引起阵阵波纹——就像是企业内部的邮件列表中的一个信息。当团体中心的细胞的营养成分不足时，它们会发送带电的脉冲，促使边缘的细菌减缓生长、减少食物的消耗。

来自圣地亚哥的最新研究表明，这些“离子通道”也会使细菌和远距离、不同类别的细菌进行交流，尽管那些细菌在它们的生物膜团体范围之外。因为一旦钾离子到达生物膜的边界，钾离子会继续向外传播。

当研究人员用荧光染料追踪细菌细胞时，他们注意到其他细菌细胞轮流地接收钾离子并游向信息的源头，似乎是召集城外的小伙伴去加强生物膜团体。

“令人震惊的是，钾离子正是所有细胞的传播媒介，”团队作者杰奎琳·汉弗莱斯（Jacqueline Humphries）在《大西洋月刊》（The Atlantic）上告知Ed Yong这一原理，“钾离子使得不同种类的细菌跨越进化的划分、形成并存的团体。”

另外，科学家说他们的研究能够解开人体肠道内微生物组织运作的隐藏秘密，该研究也能解释细菌是如何根据电子信号进行自我调节的。细菌和人体肠道细胞甚至能够共同合作呢！

“这是一个神奇的研究，它能够重新塑造我们对细菌相互交流和生物膜形成的想法，”来自威斯康星大学的海伦·布莱克威尔（Helen Blackwell）对《大西洋月刊》（The Atlantic）说，她并未参与到此项研究中。“这个研究向我们展示了不同种类的细菌应用了一个简单而普遍的方式进行交流——就是通过电子信号进行交流。”

该研究目前发表于Cell中。

蝌蚪五线谱编译自sciencealert，译者李二宝，转载须授权