Nature 出版集團(tuán)旗下子刊《Nature》雜志上在線發(fā)表加州大學(xué)圣迭戈分校的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌相互通訊的機(jī)制與人類大腦非常相似。2015年10月21日，Nature 出版集團(tuán)旗下子刊《Nature》雜志上在線發(fā)表加州大學(xué)圣迭戈分校的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌相互通訊的機(jī)制與人類大腦非常相似。

人類大腦被譽(yù)為進(jìn)化的zui高杰作，而細(xì)菌則是一些低等的個(gè)體，它們之間似乎有天壤之別?！斑@一發(fā)現(xiàn)不僅改變了我們對(duì)細(xì)菌的看法，也改變了我們對(duì)大腦的認(rèn)識(shí)，"這項(xiàng)研究的，加州大學(xué)圣迭戈分校的副教授Gürol Süel說(shuō)。“人類的感覺、行為和智力都取決于大腦神經(jīng)元之間的電信號(hào)傳導(dǎo)，這一過(guò)程由離子通道介導(dǎo)?，F(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，細(xì)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，代謝壓力觸發(fā)的神經(jīng)疾病可能具有古老的細(xì)菌淵源，人們可以從一個(gè)新角度來(lái)看這類疾病的治療。"

“我們對(duì)大腦電信號(hào)傳導(dǎo)的理解，大多基于細(xì)菌離子通道的結(jié)構(gòu)研究，"Süel說(shuō)。但細(xì)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(duì)生物膜中的遠(yuǎn)距離通訊進(jìn)行了研究。生物膜由數(shù)百萬(wàn)緊密聚集的細(xì)菌組成，對(duì)化合物和抗生素有很高的抗性。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)枯草芽孢桿菌組成的生物膜生長(zhǎng)到一定大小的時(shí)候，保護(hù)性的邊緣細(xì)菌會(huì)周期性地停止生長(zhǎng)，以便營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(尤其是*)流入生物膜的中心地帶。正因如此，中心地帶受到保護(hù)的細(xì)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，人類大腦活動(dòng)有一半是*驅(qū)動(dòng)的。

研究人員認(rèn)為，生物膜中遠(yuǎn)距離細(xì)菌之間的代謝調(diào)節(jié)可能涉及了電化學(xué)通訊。于是他們?cè)谏锬さ拇x振蕩中監(jiān)測(cè)了細(xì)菌細(xì)胞膜電位的改變。研究顯示，膜電位的改變與生物膜的生長(zhǎng)振蕩相符，而且膜電位改變是離子通道介導(dǎo)的。

進(jìn)一步研究表明，生物膜的遠(yuǎn)距離電信號(hào)傳導(dǎo)是通過(guò)鉀離子實(shí)施的，鉀離子擴(kuò)散波協(xié)調(diào)著內(nèi)部和外部細(xì)菌的代謝活性。去除細(xì)菌的鉀離子通道，生物膜的電信號(hào)傳導(dǎo)就無(wú)法進(jìn)行。

“跟我們大腦中的神經(jīng)元一樣，細(xì)菌也通過(guò)離子通道介導(dǎo)的電信號(hào)彼此交流，"Süel解釋道?！吧锬だ锏募?xì)菌群體像一個(gè)‘細(xì)菌大腦’一樣運(yùn)作。"

研究指出，這種細(xì)菌通訊機(jī)制與人類大腦的“皮層擴(kuò)散性抑制"驚人的相似，而皮層擴(kuò)散性抑制被認(rèn)為與偏頭疼和癲癇有關(guān)?！捌^疼和這種細(xì)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(xì)菌生物膜，幫助人們解決性健康難題——抗生素抗性。"(