Управление движением у бактерий PDF Печать E-mail

В среде (жидкой или плотной, типа агарового геля) с градиентом концентрации аттрактанта или репеллента жгутиковые бактерии движутся направленно — они перемещаются к тем областям, где концентрация аттрактанта повышена или репеллента понижена. Это явление называется таксис.

Оно наблюдается у диких штаммов жгутиковых бактерий в ответ на химические стимулы (хемотаксис), изменение температуры (термотаксис) или освещенности (фототаксис). Эволюционные преимущества, которые дает система, обеспечивающая направленное движение к источнику пищи или от токсических веществ, совершенно очевидны: жгутиковые бактерии более конкурентоспособны по сравнению с микроорганизмами, не имеющими жгутиков.
Движение бактерии в присутствии химического стимула (хемотаксис) можно исследовать с помощью микроскопа, снабженного специальной приставкой, которую Говард Берг приспособил для наблюдения и регистрации движений одиночной клетки в пространстве.

Оказалось, что траектория движения бактерии по направлению к аттрактанту состоит из участков направленного движения, между которыми находятся области тамблинга, т. е. неупорядоченных метаний из стороны в сторону, подобно тому, что наблюдается при ненаправленной подвижности. Однако частота метаний меньше, а отдельные пробеги дольше по сравнению с ненаправленным движением. В результате происходит хемотаксис по ломаной траектории. Когда бактерия удаляется от репеллента, все наоборот: частота метаний повышена, а прямолинейные пробеги укорочены. Сходный тип подвижности наблюдается у микроорганизмов с полярно расположенным жгутиком, с тем только отличием, что вместо беспорядочных метаний они делают «обратный ход». Из этих экспериментов ясно, что направленная подвижность осуществляется посредством усиления или ослабления тамблинга и изменения длины прямолинейных пробегов в направлении к действующему стимулу или от него.

Бактерии способны ощущать не только пространственный градиент активных веществ, но и изменение их концентрации во времени; в ответ на быстрое введение в среду обитания различных доз репеллентов или аттрактантов они изменяют характер своего движения. При этом возникает преходящее состояние двигательного возбуждения, которое проявляется в учащении - беспорядочных метаний; по истечении какого-то времени бактерии возвращаются в «спокойное» состояние. Это означает, что они реагируют именно на изменение концентрации химического вещества во времени, но не на абсолютное ее значение. Более того, бактерии обнаруживают своего рода кратковременную память. Если бактерий стимулировать, добавив в среду аттрактант в определенной концентрации, а затем восстановить прежнюю нестимулирующую концентрацию, то повторное — через короткий промежуток времени после первой стимуляции— добавление аттрактанта до ранее эффективных концентраций уже не вызовет соответствующей реакции. Это указывает на то, что бактерии способны не только ощущать, но и «запоминать» (на короткое время)  силу стимулирующего сигнала.

Интересные статьи по биологии:

1) Угнетение синтеза актина

2) Свойства тубулина