Wissenschaftler wissen seit langem, dass viele Arten von Bakterien verschiedene Gemeinschaften bilden, die aus einer großen Anzahl von Individuen bestehen, und diese "Kollektive" von Mikroorganismen zeigen eher merkwürdige und schwer zu erklärende Verhaltensmerkmale. Koloniale Myxobakterien sind die auffälligsten Beispiele für solche "Originale".
Diese Mikroorganismen fühlen sich im Boden, im Dünger und auch bei verrottenden Pflanzenresten am wohlsten. Ihre kurzen stabförmigen Zellen, einige Tausendstel Millimeter groß, können jedoch allein existieren.
Dennoch sind sie meistens in Gruppen von Tausenden organisiert, die sich auf der Suche nach Nahrung mit ihrer gesamten Masse von einem Ort zum anderen bewegen. Gleichzeitig scheidet jedes Mitglied des Teams reichlich Schleim aus, der als eine Art "Gleitmittel" dient, mit dessen Hilfe eine Armada von Mikroorganismen über die Bodenoberfläche gleitet.
Es ist überraschend, dass alle Zellen der Kolonie überraschend koordiniert wirken, als würden sie von einem unsichtbaren Leiter kontrolliert. Und wenn sich plötzlich ein Bakterium außerhalb des Randes der Kolonie befindet, stürzt es sofort zurück, als ob ein unsichtbarer Faden es dazu zwingt.
Sobald auf dem Weg dieses Wirts von Mikroorganismen Beute auftaucht, zum Beispiel eine Ansammlung von Bakterien einer anderen Art, wendet sich die Avantgarde der Kolonie scharf dem Opfer zu und kriecht darüber und bedeckt es mit vielen winzigen Körpern. Danach beginnt Myxobacterium ein echtes Fest, bei dem es mit Hilfe spezieller Enzyme die Beute in einen leicht verdaulichen Zustand verdaut.
Wenn sich die gleichen Arten von Myxobakterien im Wasser befinden, verwandeln sie sich sofort in kugelförmige Kolonien, die aus Hunderttausenden oder sogar Millionen von Individuen bestehen. Und wenn andere Mikroorganismen oder ihre Kolonien auf dem Weg dieses Miniaturballs auftauchen, ziehen aktive Zellbewegungen die Beute in spezielle Vertiefungen auf der Oberfläche des Raubballs, den sogenannten Verdauungstaschen, wo sie verdaut wird.
Besonders interessante Phänomene im Verhalten von Myxobakterien werden jedoch beobachtet, wenn es an Nahrungsmitteln mangelt.
Werbevideo:
Und wenn vorher die Zellen der Myxobakterien gleichmäßig in der gesamten Schleimmasse verteilt waren, beginnen sie sich jetzt im Zentrum der Kolonie zu sammeln, wo immer mehr neue Ordnungen von Zellen eintreffen. Infolge solcher aktiven Bewegungen der Zellmassen wird die Kolonie an den Rändern dünner, aber im zentralen Teil steigt sprunghaft nach oben.
Darüber hinaus keine formlose Masse, sondern eine vollständig strukturierte Formation: Eine vertikale Säule wächst aus einem kaum wahrnehmbaren Tuberkel, in dessen oberem Teil viele Äste erscheinen. Am Ende bildet sich aus dem Schleimkuchen so etwas wie ein kleiner Baum, in dem die Spitzen der Zweige mit seltsam großen "Blüten" mit vielen dicken "Blütenblättern" geschmückt sind.
Diese baumartigen Formationen erreichen eine Höhe von mehreren Millimetern und sind daher auch ohne Mikroskop gut sichtbar. Bei verschiedenen Arten von Myxobakterien können sie sich sowohl in ihrer Form als auch in ihrer Farbe unterscheiden, die grün, gelb oder orange sein kann. Diese "Blüten" sind Fruchtkörper und bestehen im Wesentlichen aus zwei Kategorien von Zellen.
Die meisten von ihnen dienen während des Wachstums des "Baumes" als Baumaterial. Sie bilden den "Stamm" und die "Zweige" des Fruchtkörpers. Aber die „Blütenblätter“sind einige Gruppen dieser Zellen, die nach einer harten Zeit wieder zu einem aktiven Lebensstil zurückkehren werden.
Während der Bildung von Fruchtkörpern ändern Bakterien ihre stabförmige Form in eine runde, werden mit dichten Membranen bedeckt und verwandeln sich in ruhende Zellen. Wenn die ungünstige Zeit vergangen ist, fallen sie von den Zweigen des Fruchtkörpers, verlieren ihre Schutzhülle und verwandeln sich wieder in bewegliche Stöcke. Sie werden sich wieder teilen und damit den Grundstein für neue Generationen von Myxobakterien legen …
Fruchtkörper von Myxobakterien
Natürlich müssen die Bakterien irgendwie, um sich beispielsweise in einer "Formation" zu bewegen oder das Opfer gemeinsam anzugreifen, ganz zu schweigen von komplexeren Verhaltenshandlungen. Und für die Kommunikation haben sie eine spezielle chemische Sprache, die am aktivsten verwendet wird, wenn viele Bakterien vorhanden sind.
In diesem Fall produziert jede Bakterienzelle bestimmte Signalmoleküle. Und wenn ihre Anzahl einen bestimmten kritischen Punkt erreicht, werden sie zur "Stimme des Volkes", der die meisten Teilnehmer des "Treffens" gehorchen.
Daher ist dieses chemische "Gespräch" notwendig, damit Bakterien kollektive Entscheidungen treffen können. Insbesondere durch eine solche molekulare Kommunikation können sich Mikroorganismen gegenseitig „zählen“, sich in Kolonien sammeln oder die Synthese und Freisetzung von Toxin in die äußere Umgebung synchronisieren.
Das "universelle Wort" in Bakterien ist eine spezielle Signalsubstanz AI-2, deren Synthese in verschiedenen Mikroorganismen unter der Kontrolle desselben Gens durchgeführt wird. Darüber hinaus reagieren verschiedene Bakterien trotz ihrer Vielseitigkeit unterschiedlich auf dieses Signal. Zum Beispiel kann er das Leuchten mariner Mikroorganismen „einschalten“und eine „Kommunikationssitzung“in der E. coli-Kolonie eröffnen.
Es sollte auch gesagt werden, dass aufgrund der ungleichen Interpretation der "Sprache" durch verschiedene Arten von Bakterien interspezifische Konflikte entstehen können. Darüber hinaus können einige Arten mit Hilfe dieser Sprache andere kontrollieren: Wenn man beispielsweise in einen „Dialog“von Wettbewerbern eingetreten ist, kann man ihn so führen, dass man im Kampf um eine bestimmte Ressource zum Gewinner wird.
Bakterien sind in den meisten Fällen "Raubtiere", die nicht nur Menschen, Tiere oder Pflanzen angreifen. Sie sind nicht abgeneigt, ihren einzelligen Verwandten eine böse Tat zu begehen.
So werden Laktobazillen, sobald sie sich in einer solchen Umgebung anderer Bakterien befinden, sofort transformiert. Sie beginnen, gerundete Körnchen mit Substanzen, die die Nachbarn zerstören: Milchsäure, Lysozym und einige spezifische Proteine, kräftig in die äußere Umgebung freizusetzen.
Aber der Kampf bleibt für die Laktobazillen selbst nicht unbemerkt: Ihre Zellen werden beschädigt und der Inhalt des Zytoplasmas fließt heraus.
Und je aktiver die Laktobazillen sind, desto mehr geschädigte Zellen erscheinen in ihren Reihen, die anschließend absterben. Und in den aktivsten Stämmen stirbt mehr als ein Drittel der Teilnehmer an Minikämpfen. Die Bakteriengemeinschaft lässt jedoch nicht den Tod aller ihrer Mitglieder zu - in einer kritischen Situation bedecken einige der mikrobiellen Zellen ihre Wand mit zusätzlichen Schutzschichten und gehen in einen Ruhezustand über.
Die verletzte Seite verhält sich wie eine Armee, die den Kampf verloren hat. Einige Zellen der besiegten Bakterien hören einfach auf, sich zu vermehren, andere kollabieren allmählich und wieder andere hören auf, sich zu berühren, und zwischen ihnen erscheint ein leerer Raum.
