Noile moduri surprinzătoare prin care se răspândesc bacteriile
În mod normal, bacteriile se deplasează folosind flageli, structuri subțiri, asemănătoare unor biciuri, care se rotesc și împing celulele înainte, scrie ScienceDaily.
Noile studii arată însă că microbii se pot răspândi pe suprafețe chiar și fără aceste structuri.
Mișcarea este esențială pentru bacterii. Ea le permite să se adune în comunități, să exploreze medii noi și să scape de condiții dăunătoare. Înțelegerea modului în care bacteriile se deplasează i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să dezvolte strategii mai bune pentru prevenirea infecțiilor.
În primul studiu, cercetătorul Navish Wadhwa și echipa sa au descoperit că bacteriile Salmonella și E. coli pot migra pe suprafețe umede chiar și atunci când flagelii lor sunt dezactivați. Bacteriile generează mișcare prin propriul metabolism. Atunci când fermentează zaharuri, ele creează mici curenți care se răspândesc pe suprafața umedă. Acești curenți împing încet colonia bacteriană spre exterior, într-un mod similar cu frunzele care plutesc pe un fir subțire de apă.
Cercetătorii au numit acest tip de mișcare recent identificat „swashing”. Descoperirea ar putea explica modul în care microbii care provoacă boli reușesc să colonizeze dispozitive medicale, răni sau echipamente din industria alimentară.
Efectul de swashing începe atunci când bacteriile consumă zaharuri fermentabile, precum glucoza, maltoza sau xiloza. În timpul fermentației, microbii eliberează produse secundare acide, inclusiv acetat și format. Aceste substanțe atrag apa din jur spre colonie, creând curenți minusculi care împing celulele bacteriene spre exterior.
Zaharurile fermentabile sunt esențiale pentru această mișcare. Fără ele, bacteriile nu pot genera fluxurile de lichid necesare pentru swashing. Prin urmare, mediile bogate în zahăr din interiorul corpului, precum mucusul, ar putea facilita răspândirea bacteriilor dăunătoare și apariția infecțiilor.
Descoperirea că bacteriile pot coloniza suprafețe chiar și atunci când mecanismul lor obișnuit de înot nu funcționează are implicații importante pentru sănătate. Unele microorganisme ar putea să se răspândească pe catetere medicale, implanturi sau echipamente din spitale prin fenomenul de swashing. Prin urmare, simpla blocare a flagelilor ar putea să nu fie suficientă pentru a preveni răspândirea lor. În schimb, tratamentele ar putea viza procesele metabolice care generează acești curenți de lichid.
E. coli și Salmonella sunt cauze cunoscute ale toxiinfecțiilor alimentare. Înțelegerea faptului că aceste bacterii se pot răspândi prin fluxuri pasive de lichid ar putea îmbunătăți strategiile de igienă din unitățile de procesare a alimentelor.
Deoarece fenomenul de swashing depinde de fermentație și de produșii acizi rezultați, modificarea unor factori precum pH-ul suprafețelor sau nivelul de zahăr ar putea limita dezvoltarea bacteriilor. Studiul arată că chiar și schimbări moderate ale acidității pot influența modul în care bacteriile se deplasează.
Condiții similare pot exista și în corpul uman. Mediile umede, precum mucusul intestinal, fluidele din răni sau tractul urinar, pot oferi suprafețe pe care bacteriile se pot răspândi prin swashing, chiar și atunci când flagelii lor nu funcționează eficient.
Un sistem molecular de „viteze” pentru mișcarea bacteriilor
Un al doilea studiu a analizat un alt grup de microbi numiți flavobacterii. Spre deosebire de E. coli, aceste bacterii nu înoată. În schimb, ele se deplasează pe suprafețele mediului sau ale gazdei folosind un mecanism special numit sistemul de secreție de tip 9 (T9SS). Acest sistem funcționează ca o bandă transportoare moleculară care se deplasează de-a lungul suprafeței celulei.
În condiții normale, T9SS le permite flavobacteriilor să alunece pe suprafețe. Mecanismul funcționează prin mișcarea unei benzi acoperite cu molecule adezive în jurul exteriorului celulei, trăgând bacteria înainte într-o mișcare care seamănă cu cea a unui snowmobil microscopic.
Cercetătorii au descoperit că o proteină din acest sistem, numită GldJ, acționează ca un fel de schimbător de viteze care controlează direcția motorului. Atunci când o mică parte din GldJ este eliminată, motorul își inversează rotația din sens antiorar în sens orar. Această schimbare modifică direcția de deplasare a bacteriei.
Studiul descrie în detaliu acest mecanism molecular de tip „cutie de viteze” și arată cum permite bacteriilor să își ajusteze mișcarea în funcție de medii complexe. Această capacitate le poate oferi un avantaj evolutiv, ajutându-le să navigheze mai eficient pe diferite suprafețe.