人類(lèi)大腦被譽(yù)為進(jìn)化的最高杰作，而細菌則是一些低等的個(gè)體，它們之間似乎有天壤之別。然而加州大學(xué)圣迭戈分校的科學(xué)家們發(fā)現，細菌相互通訊的機制與人類(lèi)大腦非常相似。這項研究發(fā)表在10月21日的Nature雜志上。這項研究的領(lǐng)導者，加州大學(xué)圣迭戈分校的分子生物學(xué)系副教授Gürol Süel說(shuō)：代謝壓力觸發(fā)的神經(jīng)疾病可能具有古老的細菌淵源，人們可以從一個(gè)新角度來(lái)看這類(lèi)疾病的治療。
該研究《離子通道能促使細菌之間發(fā)生電信號傳導》10月21日發(fā)表在nature上。圖為該研究在nature官網(wǎng)上截圖
“這一發(fā)現不僅改變了我們對細菌的看法，也改變了我們對大腦的認識，”Gürol Süel說(shuō)，“人類(lèi)的感覺(jué)、行為和智力都取決于大腦神經(jīng)元之間的電信號傳導，這一過(guò)程由離子通道介導�，F在我們發(fā)現，細菌也通過(guò)這樣的離子通道進(jìn)行通訊，并由此解決自己的代謝壓力。由此可見(jiàn)，代謝壓力觸發(fā)的神經(jīng)疾病可能具有古老的細菌淵源，人們可以從一個(gè)新角度來(lái)看這類(lèi)疾病的治療�！�
“我們對大腦電信號傳導的理解，大多基于細菌離子通道的結構研究，”Süel說(shuō)。但細菌如何使用這些離子通道一直是一個(gè)謎。為此，Süel及其同事對生物膜中的遠距離通訊進(jìn)行了研究。生物膜由數百萬(wàn)緊密聚集的細菌組成，對化合物和抗生素有很高的抗性。
研究人員發(fā)現，當枯草芽孢桿菌組成的生物膜生長(cháng)到一定大小的時(shí)候，保護性的邊緣細菌會(huì )周期性地停止生長(cháng)，以便營(yíng)養物質(zhì)（尤其是谷氨酸）流入生物膜的中心地帶。正因如此，中心地 帶受到保護的細菌既可以生存下來(lái)，又能夠抵抗化合物和抗生素。值得注意的是，人類(lèi)大腦活動(dòng)有一半是谷氨酸驅動(dòng)的。
研究人員認為，生物膜中遠距離細菌之間的代謝調節可能涉及了電化學(xué)通訊。于是他們在生物膜的代謝振蕩中監測了細菌細胞膜電位的改變。研究顯示，膜電位的改變與生物膜的生長(cháng)振蕩相符，而且膜電位改變是離子通道介導的。
進(jìn)一步研究表明，生物膜的遠距離電信號傳導是通過(guò)鉀離子實(shí)施的，鉀離子擴散波協(xié)調著(zhù)內部和外部細菌的代謝活性。去除細菌的鉀離子通道，生物膜的電信號傳導就無(wú)法進(jìn)行。
“跟我們大腦中的神經(jīng)元一樣，細菌也通過(guò)離子通道介導的電信號彼此交流，”Süel解釋道�！吧锬だ锏募毦后w像一個(gè)‘細菌大腦’一樣運作�！�
研究指出，這種細菌通訊機制與人類(lèi)大腦的“皮層擴散性抑制”驚人的相似，而皮層擴散性抑制被認為與偏頭疼和癲癇有關(guān)�！捌^疼和這種細菌通訊都是由代謝壓力觸發(fā)的，”Süel 說(shuō)�！斑@說(shuō)明許多癲癇和偏頭疼藥物也能有效攻擊細菌生物膜，幫助人們解決全球性健康難題 ——抗生素抗性�！�
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