Wissenschaftler haben herausgefunden, dass einige methanogene Bakterien sich in einer Art biologischem Kanal miteinander verbinden und eine Art von Verbindung herstellen können, ähnlich wie Neuronen im Gehirn von Tieren Informationen miteinander austauschen, so ein in der Zeitschrift Nature veröffentlichter Artikel.
„Unsere Entdeckung verändert nicht nur unser Verständnis von Bakterien, sondern auch, wie wir uns unser Gehirn vorstellen. Alle unsere Sinne, Emotionen und Intelligenz entstehen aus der Art und Weise, wie Gehirnzellen elektrische Signale austauschen, die von Ionenkanälen ausgelöst werden. Wir haben festgestellt, dass Bakterien dieselben Kanäle und elektrischen Signale verwenden, um aus unbequemen Umgebungen herauszukommen “, sagte Guerol Sueel von der University of California in San Diego, USA.
Suel und seine Kollegen kamen zu diesem Schluss und versuchten, ein ungewöhnliches Geheimnis aus dem Leben großer Bakteriengemeinschaften aufzudecken, die sich in dichten Kolonien vereinen - "Filme" von Hunderttausenden einzelner Mikroben -, wie Organismen im Zentrum solcher Strukturen, die keinen Kontakt mit der äußeren Umgebung haben, überleben können.
Bei der Beobachtung des Lebens solcher Filme haben Wissenschaftler herausgefunden, dass Zellen auf der Oberfläche des Films, die uneingeschränkten Zugang zu Nahrungsmitteln haben, das Innere der Kolonie regelmäßig atmen lassen. Sie hören auf zu wachsen, sodass Nährstoffe in die Tiefen der Kolonie eindringen können, und Mikroben im Film füllen die Nahrungsvorräte wieder auf.
Eine solch erstaunliche Synchronisation des Verhaltens von Bakterien, die sich in großer Entfernung voneinander befinden, ließ Wissenschaftler darüber nachdenken, wie sie miteinander kommunizieren könnten. Das Verhalten von Lebensmitteln - Glutamatmolekülen - beim Bewegen innerhalb des Films zeigte, dass dieses bakterielle "Internet" auf der Grundlage elektrochemischer Signale funktionieren kann.
Anhand dieser Idee haben die Autoren des Artikels gemessen, wie sich die Spannung an der Oberfläche von Bakterienmembranen und im Inneren des Nährmediums während Wachstumsperioden der Oberflächenschicht von Mikroben und während Perioden der Ruhe ändert.
Es stellte sich heraus, dass die Spannung an der Bakterienmembran zeitlich mit den mikrobiellen Wachstumszyklen schwankte, was die Vermutung von Xuel und seinen Kollegen bestätigte. Diese elektrischen Schwingungen wurden, wie die Wissenschaftler erklären, durch Ionenkanäle auf der Oberfläche der Schalen von Mikroben erzeugt, die in Struktur und Form den ionischen "Pumpen" ähneln, die sich auf der Oberfläche von Nervenzellen im Gehirn befinden.
Werbevideo:
Bakterielle Ionenkanäle funktionieren auf ähnliche Weise: Sie pumpen Kaliumionen in die Zelle hinein oder aus der Zelle heraus und erzeugen einen Unterschied in der Konzentration von Kalium- und Natriumionen, wodurch die Mikrobe die Fähigkeit erhält, elektrische Impulse durch ihre Oberfläche zu leiten.
Wenn diese Kanäle und die damit verbundenen Gene entfernt werden, verlieren die Bakterien ihre Fähigkeit, miteinander zu kommunizieren, und die Kolonie löst sich schnell auf, da Wachstumswellen und Ruhe nicht koordiniert werden können.
Interessanterweise breitet sich dieses Signal, sagt Suelle, entlang des mikrobiellen Films auf die gleiche Weise aus, wie Schmerzimpulse im Gehirn während des Ausbruchs von Migräne auftreten. Wissenschaftler hoffen, dass weitere Untersuchungen des bakteriellen "Gehirns" helfen werden, zu verstehen, wie Sie diese Kopfschmerzen bekämpfen können.
Umgekehrt können derzeitige Migränemedikamente, die die Übertragung solcher Signale blockieren, im Prinzip verwendet werden, um die Kommunikation von Bakterien zu stören. Dies könnte dazu beitragen, die Kolonien antibiotikaresistenter Mikroben zu bekämpfen, die in Krankenhäusern häufig Epidemien verursachen, schließen die Biologen.
