“Bacteria living in communities com

“Bacteria living in communities communicate with one another electrically through proteins called ‘ion channels,” explained Dr Gürol Süel of the University of California San Diego, lead author on the study.

“Our discovery not only changes the way we think about bacteria, but also how we think about our brain. All of our senses, behavior and intelligence emerge from electrical communications among neurons in the brain mediated by ion channels. Now we find that bacteria use similar ion channels to communicate and resolve metabolic stress,” he added.

The discovery suggests that neurological disorders that are triggered by metabolic stress may have ancient bacterial origins, and could thus provide a new perspective on how to treat such conditions.

“Much of our understanding of electrical signaling in our brains is based on structural studies of bacterial ion channels,” Dr Süel said.

But how bacteria use those ion channels remained a mystery until the scientists examined long-range communication within biofilms – organized communities containing millions of densely packed bacterial cells.

Dr Süel and co-authors discovered that when a biofilm composed of Bacillus subtilis bacterial cells grows to a certain size, the protective outer edge of cells, with unrestricted access to nutrients, periodically stopped growing to allow nutrients – specifically glutamate, to flow to the sheltered center of the biofilm.

In this way, the protected bacteria in the colony center were kept alive and could survive attacks by chemicals and antibiotics.

Realizing that oscillations in biofilm growth required long-range coordination between bacteria at the periphery and interior of the biofilm, together with the fact that bacteria were competing for glutamate, an electrically charged molecule, prompted the team to speculate that the metabolic coordination among distant cells within biofilms might involve a form of electrochemical communication.

The scientists noted that glutamate is also known to drive about half of all human brain activity. So they designed an experiment to test their hypothesis. The object was to carefully measure changes in bacterial cell membrane potential during metabolic oscillations.

The researchers observed oscillations in membrane potential that matched the oscillations in biofilm growth and found that ion channels were responsible for these changes in membrane potential.

Further experiments revealed that oscillations conducted long-range electrical signals within the biofilms through spatially propagating waves of potassium, a charged ion.

“Just like the neurons in our brain, we found that bacteria use ion channels to communicate with each other through electrical signals. In this way, the community of bacteria within biofilms appears to function much like a microbial brain,” Dr Süel said.

The specific mechanism by which the bacteria communicate with one another is surprisingly similar to a process in the human brain known as ‘cortical spreading depression,’ which is thought to be involved in migraines and seizures.

“What’s interesting is that both migraines and the electrical signaling in bacteria we discovered are triggered by metabolic stress,” Dr Süel said.

“This suggests that many drugs originally developed for epilepsy and migraines may also be effective in attacking bacterial biofilms, which have become a growing health problem around the world because of their resistance to antibiotics.”

_____

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

"แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในชุมชนสื่อสารกับคนอื่นด้วยไฟฟ้าผ่านโปรตีนที่เรียกว่า 'ช่องไอออน" อธิบายดรGürol Suel ของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโก, ผู้เขียนนำการศึกษา. "การค้นพบของเราไม่เพียง แต่มีการเปลี่ยนแปลงวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับเชื้อแบคทีเรีย แต่ ยังเป็นวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับสมองของเรา ทุกความรู้สึกของเราพฤติกรรมและหน่วยสืบราชการลับโผล่ออกมาจากการสื่อสารไฟฟ้าในกลุ่มเซลล์ประสาทในสมองไกล่เกลี่ยโดยช่องไอออน ตอนนี้เราพบว่าเชื้อแบคทีเรียที่ใช้ช่องทางไอออนที่คล้ายกันในการสื่อสารและการแก้ไขความเครียดการเผาผลาญ "เขากล่าวเสริม. การค้นพบแสดงให้เห็นว่ามีความผิดปกติทางระบบประสาทที่เรียกโดยความเครียดการเผาผลาญอาหารอาจมีต้นกำเนิดแบคทีเรียโบราณจึงสามารถให้มุมมองใหม่เกี่ยวกับวิธีการรักษาดังกล่าว . เงื่อนไข"มากของความเข้าใจของเราส่งสัญญาณไฟฟ้าในสมองของเราจะขึ้นอยู่กับการศึกษาโครงสร้างของช่องไอออนแบคทีเรีย" ดร Suel กล่าว. แต่วิธีการที่แบคทีเรียใช้ที่ช่องไอออนยังคงเป็นปริศนาจนนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบการสื่อสารระยะยาวภายในไบโอฟิล์ม - จัด ชุมชนที่มีนับล้านแน่นขนัดเซลล์แบคทีเรีย. ดร Suel และผู้เขียนร่วมค้นพบว่าเมื่อไบโอฟิล์มประกอบด้วยเชื้อ Bacillus subtilis เซลล์แบคทีเรียเติบโตให้มีขนาดบางที่ขอบด้านนอกป้องกันของเซลล์ที่มีการ จำกัด การเข้าถึงสารอาหารหยุดเป็นระยะการเจริญเติบโตที่จะอนุญาตให้ สารอาหาร - โดยเฉพาะกลูตาเมตที่จะไหลไปยังศูนย์ที่กำบังของไบโอฟิล์มได้. ด้วยวิธีนี้เชื้อแบคทีเรียที่ได้รับการคุ้มครองในใจกลางอาณานิคมถูกเก็บไว้มีชีวิตอยู่และสามารถอยู่รอดการโจมตีด้วยสารเคมีและยาปฏิชีวนะ. ตระหนักว่าแนบแน่นในการเจริญเติบโตไบโอฟิล์มต้องประสานงานในระยะยาวระหว่าง เชื้อแบคทีเรียที่ขอบและการตกแต่งภายในของไบโอฟิล์มร่วมกับความจริงที่ว่าแบคทีเรียแข่งขันสำหรับกลูตาเมตซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีประจุไฟฟ้าแจ้งทีมงานที่จะคาดเดาว่าการประสานงานการเผาผลาญอาหารในกลุ่มเซลล์ที่ห่างไกลภายในไบโอฟิล์มอาจเกี่ยวข้องกับรูปแบบการสื่อสารไฟฟ้าได้. นักวิทยาศาสตร์ ตั้งข้อสังเกตว่ากลูตาเมตเป็นที่รู้จักกันในการขับรถประมาณครึ่งหนึ่งของการทำงานของสมองมนุษย์ ดังนั้นพวกเขาจึงได้รับการออกแบบการทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐานของพวกเขา วัตถุคือการระมัดระวังวัดการเปลี่ยนแปลงในเซลล์แบคทีเรียที่อาจเกิดพังผืดในช่วงการแกว่งการเผาผลาญ. นักวิจัยตั้งข้อสังเกตแนบแน่นศักยภาพในเมมเบรนที่ตรงกับแนบแน่นในการเจริญเติบโตของไบโอฟิล์มและพบว่าช่องไอออนมีความรับผิดชอบสำหรับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในศักยภาพเมมเบรน. การทดลองเพิ่มเติมพบว่าแนบแน่นดำเนินการ ระยะยาวสัญญาณไฟฟ้าภายในไบโอฟิล์มที่ผ่านการสันนิฐานแพร่กระจายคลื่นของโพแทสเซียมไอออนคิด. "เช่นเดียวกับเซลล์ประสาทในสมองของเราเราพบว่าเชื้อแบคทีเรียที่ใช้ไอออนช่องทางในการสื่อสารกับแต่ละอื่น ๆ ผ่านสัญญาณไฟฟ้า ด้วยวิธีนี้ชุมชนของเชื้อแบคทีเรียที่อยู่ในแผ่นชีวะดูเหมือนจะทำงานเหมือนสมองของจุลินทรีย์ "ดร Suel กล่าว. กลไกที่เฉพาะเจาะจงโดยที่เชื้อแบคทีเรียที่สื่อสารกับคนอื่นเป็นที่น่าแปลกใจคล้ายกับกระบวนการในสมองของมนุษย์ที่เรียกว่า 'เยื่อหุ้มสมองกระจาย ภาวะซึมเศร้า 'ซึ่งเป็นความคิดที่มีส่วนร่วมในไมเกรนและชัก. "มีอะไรที่น่าสนใจคือทั้งไมเกรนและการส่งสัญญาณไฟฟ้าในแบคทีเรียที่เราค้นพบจะถูกเรียกโดยความเครียดการเผาผลาญ" ดร Suel กล่าวว่า. "นี้แสดงให้เห็นว่ายาเสพติดจำนวนมากที่พัฒนามาสำหรับโรคลมชัก และไมเกรนอาจจะมีประสิทธิภาพในการโจมตีไบโอฟิล์มแบคทีเรียซึ่งได้กลายเป็นปัญหาสุขภาพที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกเนื่องจากความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะ. "_____

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

" แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในชุมชนสื่อสารกับคนอื่น electrically ผ่านโปรตีนที่เรียกว่า ' ช่องทางไอออน " อธิบายดร G ü ROL S üเอล ของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก นำผู้เขียนในการศึกษา

" การค้นพบของเราไม่เพียง แต่การเปลี่ยนแปลงวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับแบคทีเรีย แต่ยังวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับสมองของเรา ทั้งหมดของประสาทสัมผัสของเราพฤติกรรมและความฉลาดที่เกิดขึ้นจากการติดต่อสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทในสมอง โดยผ่านช่องทางไอออน ตอนนี้เราพบว่าแบคทีเรียที่ใช้ช่องทางไอออนคล้ายคลึงกับสื่อสาร และแก้เครียดการเผาผลาญอาหาร , " เขาเพิ่ม .

การค้นพบแสดงให้เห็นว่า neurological disorders ที่เรียกโดยความเครียดการเผาผลาญอาหารอาจมีแบคทีเรียโบราณดั้งเดิมและสามารถจึงให้มุมมองใหม่เกี่ยวกับวิธีการรักษาสภาพเช่น .

" มากของความเข้าใจของเราของไฟฟ้าสัญญาณสมองของเราจะขึ้นอยู่กับการศึกษาโครงสร้างของไอออนช่องทางแบคทีเรีย " Dr S ü

เอลกล่าวแต่วิธีที่แบคทีเรียใช้ไอออนช่องทางนั้นยังคงเป็นปริศนาจนนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบการสื่อสารระยะไกลภายในไบโอฟิล์มและจัดชุมชนที่มีนับล้านของหนาแน่นเซลล์แบคทีเรีย

Dr S üเอลและ Co ผู้สร้างค้นพบว่าเมื่อฟิล์มประกอบด้วยเซลล์แบคทีเรีย Bacillus subtilis เติบโตบางขนาด ขอบด้านนอกป้องกันเซลล์กับไม่จำกัดการเข้าถึงสารอาหาร เป็นระยะ ๆหยุดการเจริญเติบโต เพื่อให้สารอาหารและโดยเฉพาะอย่างยิ่งผงชูรส ไหลให้กับ ศูนย์ของไบโอฟิล์ม

วิธีนี้ป้องกันแบคทีเรียในศูนย์อาณานิคมถูกเก็บไว้ยังมีชีวิตอยู่และสามารถอยู่รอดการโจมตีโดยใช้สารเคมีและยาปฏิชีวนะ

รู้ตัวว่า การสั่นในการใช้ระยะยาว กล่าวคือการประสานงานระหว่างแบคทีเรียที่รอบนอกและภายในของไบโอฟิล์ม พร้อมกับความจริงที่ว่า แบคทีเรียถูกแย่ง ผงชูรส การชาร์จไฟฟ้าโมเลกุล ทำให้ทีมต้องคาดการณ์ว่า การเผาผลาญ การประสานงานระหว่างเซลล์ภายในไบโอฟิล์มไกลอาจเกี่ยวข้องกับรูปแบบการสื่อสารทางเคมีไฟฟ้า .

นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าผงชูรสที่เรียกว่า ขับรถประมาณครึ่งหนึ่งของการทำงานของสมองมนุษย์ ดังนั้นพวกเขาจึงออกแบบการทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐานของพวกเขา วัตถุอย่างรอบคอบในการวัดการเปลี่ยนแปลงในเซลล์แบคทีเรียที่มีศักยภาพในการเผาผลาญเยื่อด้านใน

นักวิจัยได้สังเกตการแกว่งของเมมเบรนศักยภาพที่ตรงกับวัดในการเจริญเติบโตของไบโอฟิล์มและพบว่าช่องทางไอออนมีความรับผิดชอบสำหรับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในศักยภาพเมมเบรน

ต่อไป จากการทดลองพบว่าด้านในมีสัญญาณไฟฟ้าระยะยาวภายในไบโอฟิล์มผ่านเปลี่ยนแพร่กระจายคลื่นของโพแทสเซียม ประจุไอออน

" เหมือนเซลล์ประสาทในสมองของเรา เราจะพบว่า แบคทีเรียที่ใช้ไอออนช่องทางที่จะสื่อสารกับแต่ละอื่น ๆผ่านสัญญาณทางไฟฟ้า ในวิธีนี้ ชุมชนของแบคทีเรียภายในไบโอฟิล์มปรากฏฟังก์ชันเหมือนสมองจุลินทรีย์ " Dr S ü

เอลกล่าวโดยเฉพาะกลไกที่แบคทีเรียสื่อสารกับคนอื่นอย่างที่คล้ายกับกระบวนการในสมองของมนุษย์ที่เรียกว่า ' เปลือกแพร่กระจาย depression ' ซึ่งเป็นความคิดที่จะมีส่วนร่วมในการเกิดไมเกรน และอาการชัก

" สิ่งที่น่าสนใจคือ ทั้งไมเกรน และส่งสัญญาณไฟฟ้าในแบคทีเรียที่เราพบจะถูกเรียกโดยความเครียด สลาย " ดร. S ü

เอลกล่าว" นี้แสดงให้เห็นว่าหลายยาเสพติดสร้างสรรค์พัฒนาโรคลมชักไมเกรนและยังอาจจะมีประสิทธิภาพในการโจมตีแบคทีเรียไบโอฟิล์ม ซึ่งได้กลายเป็นปัญหาสุขภาพที่เติบโตทั่วโลกเนื่องจากการต้านทานยาปฏิชีวนะ _____

"