Несмотря на свою довольно простую одноклеточную структуру, бактерии показали, что могут сложно взаимодействовать друг с другом и окружающим их пространством. Так, ранее уже было установлено, что бактерии в бактериальной колонии могут общаться между собой и координировать процессы посредством электрохимических сигналов. Также недавние исследования показали, что бактерии, живущие в кишечнике человека, меняют свое поведение в ответ на соприкосновение с тканью организма: ионы кальция запускали внутри бактерии синтез факторов вирулентности.

Теперь ученые проследили, как именно работает «чувство осязания» у бактерий. Для своего эксперимента они взяли не патогенную грамотрицательную бактерию Caulobacter crescentus, которая широко распространена в пресноводных озерах и ручьях. Живя в воде, Caulobacter crescentus перемещается при помощи микроскопического молекулярного мотора. Этот мотор работает на электричестве, которое генерируется внутри бактерии, когда под воздействием электрохимического потенциала поток ионов водорода проходит сквозь мембрану. У мотора имеется ротор, который вращается и приводит в движение прикрепленный к нему жгутик бактерии, действующий как винт у подлодки.

Как пишут ученые, к их удивлению, бактерия использовала свой мотор и в качестве механочувствительного органа. Как только бактерия «утыкалась» в какую-то преграду, мотор останавливался и поток ионов через ионные каналы прекращался. После этого внутри бактерии активировался сложный каскад химических реакций. После остановки двигателя под воздействием связанной с ротором дигуанилатциклазы DgcB начинался синтез сигнальной молекулы — вещества циклический дигуанилат. Под воздействием этого вторичного мессенджера у бактерии активировалась гликозилтрансфераза HfsJ и происходил быстрый синтез полисахаридного адгезина. А с помощью последнего вещества уже и происходило поверхностное закрепление бактерии.

Таким образом, как пишут ученые, бактериальный двигатель выполняет две функции — двигательную и сенсорно-механочувствительную. И хотя бактерия Caulobacter crescentus не относится к патогенам, по мнению исследователей, их результаты помогут в дальнейших разработках средств борьбы с патогенными бактериями, которые используют сходные осязательные механизмы.

Исследование опубликовано в журнале Science.