الإذاعة البكتيرية.. هل تتواصل البكتيريا فيما بينها بالكهرباء مثل دماغ الإنسان؟

تم النشر: تم التحديث:
BACTERIA
ROYALTYSTOCKPHOTO

يبدو الانطباع السائد عن البكتيريا كخلايا معزولة تظهر على شرائح الميكرسكوب غير صحيح، فكلما تقدمت الدراسات البكتيرية اكتشفنا أن البكتيريا في الطبيعة تتواصل فيما بينها وتعيش في مجتمعات وليس كجزر معزولة.

ورغم أن البكتيريا من أقدم الكائنات الحية المعروفة لكن لا يمكن وصفها بالبدائية لمجرد كونها وحيدة الخلية، فهي تمتلك سلوكاً اجتماعياً يجعلها تقوم بتقسيم العمل وتوزيعه والتحرك للمصلحة العليا ولصالح المستعمرات البكتيرية.

وكانت الأغشية الحيوية بالفعل موضوعاً ساخناً عندما بدأ أستاذ شاب في جامعة سان دييغو عام 2012 بالتركيز عليها، ودرس د. سول وزملاؤه توسع الأغشية الحيوية للخارج حتى تستهلك الخلايا احتياطيات المناطق المحيطة بها.

تتجمع البكتيريا في مجتمعات مثل التي توجد على الأسنان أو الأنابيب أو الصخور وحتى المحيطات، وتبني مليارات الميكروبات مجتمعات عضوية لزجة حول أنفسها superstructures وفي هذه الأغشية والطبقات يتم تقسيم العمل بين البكتيريا، فتعمل الخلايا الخارجية على الحماية من التهديدات، وتنتج الخلايا البكتيرية الداخلية الغذاء، مثل البشر الذين يتعاونون مع بعضهم في المجتمع للازدهار والمصلحة العامة، وتستطيع المضادات الحيوية استهداف بكتيريا منفردة خلال سباحتها الحرة غالباً لكنها تكون عديمة الفائدة ضد نفس أنواع الخلايا عندما تكون تحت الغشاء البكتيري الذي يحميها بطبقات أخرى من البكتيريا.

ما هو التواصل عبر استشعار النصاب؟

نحن نعرف مسبقاً أن البكتيريا يمكنها التواصل مع بعضها البعض عن طريق إنتاج جزيئات للتنبيه تستقبلها المستقبلات وتستجيب لها وتعرف هذه الظاهرة باستشعار النصِاب "quorum sensing"، وتستطيع الخلايا البكتيرية من خلالها التجمع والعمل ككائن واحد متعدد الخلايا يحمي الخلايا.

تنتج جزيئات الاتصال كاستجابة لظروف معينة أو تغيرات حدثت، فتتراكم الإشارة في الجزء الخارجي من الخلية البكتيرية وعند الوصول لحد الحرج الذي تستشعره مستقبلات محددة تحدث الاستجابة المشتركة بين الخلايا البكتيرية.

الاكتشاف الجديد: التواصل الكهربي بين البكتيريا

ومثل كل المجتمعات الحية تحتاج البكتيريا لطرق للتواصل وتبادل الرسائل، وبخلاف استشعار النصاب وجد العلماء أن البكتيريا في الأغشية الحيوية يمكن أن تستخدم جسيمات مشحونة كربائياً لتنظيم ومزامنة الأنشطة عبر التجمعات، وقد ثبت أن هذا التواصل الكربي قوي بما يكفي لتستخدمها الأغشية الحيوية والتجمعات البكتيرية لتجنيد بكتيريا جديدة من محيطها وحتى التفاوض مع الأغشية الحيوية المجاورة لرفاههم المتبادل ومصلحتهم المشتركة.
bacteria

الإذاعة البكتيرية!

تبدو الأغشية الحيوية مفتاحاً مهماً لدراسة البكتيريا فمعرفة كيفية تخلي البكتيريا عن حريتها واستقرارها في مجتمعات كبيرة وثابتة يفيدنا في معرفة طرق الاتصالات بين البكتيريا، ولسنوات درس أساتذة البيولوجيا الجزيئية في جامعة كاليفورنيا استخدام البكتيريا للإشارات الكهربية لتنظيم أنفسها داخل الأغشية الحيوية ووجدوا أنها تتواصل بطريقة كهربائية تشبه تواصل الخلايا العصبية.

عالم الفيزياء الحيوية في جامعة جنوب كاليفورنيا محمد النجار يدرس كيف تنقل البكتيريا الإلكترونات من خلال أنبابيب رقيقة متخصصة يسميها أسلاكاً نانوية على الرغم من أن هذا النقل يمكن أن يعتبر أيضاً شكلاً من أشكال الاتصالات الكهربائية، يقول النجار أنه من أكثر الأعمال إثارة للإتمام في جميع الأحياء حالياً، وتضيف جيما ريفيا من جامعة ميشيغان إن الاكتشافات الأخيرة تعزز فكرة كانت قائمة من زمن طويل في علم الأحياء وهي أن الإشارات الفيزيائية مثل الضوء والصوت والكهرباء مهمة للبكتيريا كالإشارات الكيميائية"، وربما يساعدنا هذا الاكتشاف على التفكير في أشكال اتصال جسدية أخرى ممكنة بين البكتيريا