细菌可以感受到周围的环境

对于人类而言，我们的触觉通过小电脉冲传递到大脑。现在，科罗拉多大学博尔德分校的科学家们发现，个别细菌也能以类似的方式感受到它们的外部环境。

在一项新的研究中，CU Boulder的研究人员已经证明大肠杆菌细菌在被戳时会被激发，发出电压诱导的钙离子信号 - 就像脊椎动物的感觉神经系统一样。结果被认为是个体细菌细胞中首次记录的电兴奋性观察结果。

该研究结果发表在“美国国家科学院院刊”上，该研究结果可能会促进基础细菌研究，最终可能有助于药物开发治疗传染病。

“人们通常认为[细菌]就是这些小东西，他们正在做的就是试图分裂和创造更多能量，”Gouldercarlo Bruni说，他是CU博尔德分子，细胞和发育生物学系的博士候选人和领导者新研究的作者。“[但]我们并没有那么不同。”

科学家们早就知道细菌会对某些化学信号产生反应。喂他们糖，他们的人口爆炸。用抗生素将它们灭绝，它们的细胞壁裂开。不过最近，科学家们已经注意到，物理信号似乎也激活了这些微生物。例如，当沙门氏菌置于坚硬的表面而不是柔软的表面时，它在感染人体细胞方面变得更有效。

“我们认为可能发生的是他们正在使用这些电信号改变他们的生活方式，”该研究的高级作者，MCDB和BioFrontiers研究所的助理教授Joel Kralj说。

为了研究细菌如何感受周围环境，研究小组将特殊基因插入到大肠杆菌中，当钙离子或电流通过它们时，这些细菌会发光。在显微镜下将细胞置于粘性基质中。单独留下，细胞仍然暗淡。但是当科学家们用垫子对着它们时，细菌就会亮起来。光的火花表明蛋白质，离子和电流在细菌中四处移动。

结果表明，细菌和其他生物共享一个共同的工具来感知它们的环境 - 一种具有与人类感觉神经元相同功能的电子通路。从进化的角度来看，这种信号特征可能已有数十亿年的历史，并被地球上一些最古老的生物所使用。

该研究还揭示了有关感染的细菌活动。例如，当暴露于抗生素时，一些具有独特电信号的细菌细胞通常存活。然后这些幸存者继续复制并与其他细菌分享其抗药性能力，最终使抗生素变得毫无用处。

CU博尔德研究人员现在计划研究如何使用细菌的电脉冲来感知何时感染人体细胞。在未来，他们希望测试小的掩蔽分子，这些分子在引入时会使这些信号变钝。这些分子最终可以转化为有助于治疗细菌感染和克服抗生素耐药性的药物。

“如果我们能够阻止细菌电活动，它们可能不太可能感染，因为现在他们不知道它们已经落在你的软味美味的肠道细胞上，”Kralj说。“我们可以切断他们的手，让他们再也感觉不到了。”

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