Một nghiên cứu mới cho thấy rằng khi các vi khuẩn tập hợp cùng nhau đủ số lượng ở một nơi nào đó, thì chúng có thể đưa ra quyết định tập thể mọc thêm “roi” và bơi đi. Những hành vi kiểu này lần đầu tiên được tìm thấy ở loài bọt biển và có thể giúp chúng ta hiểu biết bằng cách nào để phá vỡ màng sinh học vi khuẩn có hại, chẳng hạn như mảng bám trên răng hoặc mảng bám trên các thiết bị y tế bên trong cơ thể người như van tim nhân tạo.

Hình ảnh Bọt biển

Vi khuẩn có cách giao tiếp với nhau và giờ đây các nhà khoa học đã xác định được hệ thống tín hiệu đó, khi có một số lượng tới hạn của vi khuẩn hiện diện, làm cho vi khuẩn sản xuất phần phụ được gọi tiên mao hay còn gọi là “roi” (flagellum) di chuyển theo đường xoắn ốc và cho chúng khả năng bơi đi, ức chế sự hình thành các màng sinh học.

"Bất cứ điều gì mà chúng ta khám phá về sự giao tiếp này của vi khuẩn có thể thực sự quan trọng trong việc tìm hiểu làm thế nào mà vi khuẩn trở thành mầm bệnh cho người hoặc làm thế nào chúng tạo thành mảng bám trên răng hoặc các thiết bị y tế bên trong cơ thể người" đồng tác giả nghiên cứu Tiến sĩ Russell Hill, Giám đốc của Viện Hàng hải và Công nghệ môi trường ở Baltimore, Maryland, nhận định. "Hiểu biết về quá trình đó có thể giúp kiểm soát các màng sinh học trong tương lai".

Hình ảnh minh họa flagellum

Theo ước tính, từng khối lượng trên Trái Đất có rất nhiều và nhiều vi khuẩn sinh sống hơn so tất cả các hình thức sự sống khác cộng lại. Chúng là những sinh vật đơn bào và chỉ có thể được nhìn thấy qua kính hiển vi. Tuy nhiên, vi khuẩn đã phát triển cách để tập hợp lại thành đám đông và lầy nhầy được gọi là "màng sinh học" bám được vào bề mặt cứng. Chúng cũng biết làm thế nào để “nói chuyện” với nhau và có thể đưa ra quyết định nhóm về cách cư xử, được gọi là “quorum sensing” (tạm dịch là “Dò tìm mật độ tới hạn”).

Bọt biển là nơi sinh sống của cộng đồng vi khuẩn đặc biệt phức tạp và đa dạng, trong một số trường hợp số lượng của các con bọt biển (còn gọi là hải miên) chiếm 30-40% khối bọt biển sống. Mật độ cao này của vi khuẩn là một nơi lý tưởng để nghiên cứu tín hiệu hoặc nghiên cứu làm thế nào vi khuẩn nói chuyện với nhau bằng cách sử dụng các phân tử hóa học nhỏ. Cũng giống như trong cuộc họp thương mại, chỉ cần vi khuẩn tập trung đủ số lượng ở một nơi hoặc đủ số đại biểu tham dự cuộc họp thì chúng có thể đưa ra một quyết định tập thể. “Quorum sensing” này chịu trách nhiệm cho một số tiến trình của tế bào, bao gồm cả việc kích hoạt cơ chế phân tử để nó có thể làm cho bề mặt của đại dương sáng lấp lánh vào ban đêm và tụ tập các vi khuẩn gây ra mảng bám trên răng, còn được gọi là màng sinh học.

Mảng bám răng

Các vi khuẩn - định cư và phụ thuộc vào các loài bọt biển này - sử dụng Quorum sensing để kích hoạt sự vận động của chúng. Khi dân số của chúng trở nên dày đặc, sự định ra giới hạn số lượng màng sinh học mà chúng hình thành diễn ra một cách tự nhiên.

“Xác định chính xác sự tương tác của vi khuẩn bên trong bọt biển có thể giúp duy trì dân số cộng sinh khỏe mạnh, mật độ hợp lý", đồng tác giả nghiên cứu Clay Fuqua, Đại học Indiana cho biết. "Cơ chế tương tự có thể hoạt động trong các cộng đồng vi sinh vật đa bào trong các cơ thể sống cộng sinh như bên trong đường ruột của người và trong thực vật cộng sinh”.

Nghiên cứu mới này của các nhà khoa học thuộc Đại học Maryland Viện Khoa học môi trường biển và Công nghệ Môi trường, Đại học Indiana và Trường Y Khoa Đại học Colorado Denver, được phát hành số Tháng 9 năm 2012 Tạp chí Vi sinh vật phân tử.

Nguồn:  Bacteria On Marine Sponges Can Develop Capacity to Move and Inhibit Biofilm Formation - ScienceDaily