چرا میکروب‌ها از آنچه که فکر می‌کنیم، باهوش‌ترند؟

چگونگی برقراری ارتباط بین باکتری ها

براساس مطالعات، باکتری‌ها با مواد شیمیایی که ترشح می‌کنند با یکدیگر حرف می‌زنند و ارتباط برقرار می‌کنند. البته چگونگی این ارتباطات کاملا درک نشده است و گویا برای درک کامل این‌که باکتری‌ها به هم چه می‌گویند، باید یک باکتری باشیم. یکی از انواع باکتری که این نوع ارتباط را اثبات کرده، باکتری باسیلوس (Bacillus subtilis) است.

جالب است بدانید وقتی باکتری باسیلوس در یک منطقه فقیر غذایی رشد می‌کند و متوجه می‌شود که غذای چندانی در این ناحیه نیست، در محیط اطرافش مواد شیمیایی را پخش می‌کند که به دیگر همسایگانش هشدار می‌دهد در این منطقه غذای چندانی وجود ندارد و برای زنده ماندن باید این منطقه را ترک کنند. در پاسخ به این پیام، دیگر باکتری‌ها شکل کلونی خود را کاملا تغییر داده و به نقاط دیگر مهاجرت می‌کنند.

شاید برایتان عجیب باشد دانستن این مطلب که باکتری‌ها و میکروب‌ها با هم مشورت و تصمیم‌گیری می‌کنند. بسیاری از این جانداران تک سلولی قادرند بفهمند که تعدادشان در یک منطقه چقدر است؟ و حتی می‌توانند از تعداد باکتری‌های غریبه نیز در آن منطقه آگاه شوند. این توانایی منحصر به فرد باکتری‌ها به quorum sensing (دریافت حدنصاب لازم برای مذاکره) معروف است. به طور مثال یک باکتری اقدام به ترشح مقدار کمی از یک ماده شیمیایی در اطرافش می‌کند، این ماده شیمیایی دیگر باکتری‌ها را از حضور باکتری‌های بیگانه آگاه می‌کند. در پاسخ به این اقدام دیگر باکتری‌های این کلونی نیز شروع به ترشح همان مواد شیمیایی می‌کنند تا جایی که مقدار این مواد شیمیایی به نقطه‌ای بحرانی می‌رسد و هشداری قوی به باکتری‌های غریبه است که رفتار خود را تغییر دهند و محل را ترک کنند در غیر این صورت مورد حمله دسته جمعی قرار خواهند گرفت.

باکتری پاتوجنیک (pathogenic) که یک نوع باکتری بیماری‌زاست زمانی که تصمیم می‌گیرد تا به بدن میزبان حمله کند، از همان ویژگی quorum sensing (دریافت حدنصاب لازم برای مذاکره) استفاده می‌کند. به طوری‌که آنها ناگهان تبدیل به توده‌های متراکم به تعداد کافی برای غلبه به سیستم ایمنی میزبان می‌شوند. در واقع آنها به طور دسته جمعی با متراکم و فشرده شدن در کنار یکدیگر سیستم ایمنی میزبان را از پای درمی‌آورند.

باکتری‌ها می‌توانند به طرز باورنکردنی نرخ جهش‌ها و تغییرات ژنی خود را شتاب دهند. این توانایی به آنها این امکان را می‌دهد تا در هر بار جهش ژنی توانایی‌ها و قدرت‌های جدیدی را کسب کنند. مخصوصا زمانی که محیط‌شان در حال تغییر و دگرگونی است؛ این توانایی برایشان بسیار مفید و ضروری است، چراکه آنها را برای سازگاری با تغییرات محیطی توانمندتر می‌کند. برخی باکتری‌های بیماری‌زا با داشتن این استراتژی خطرناک ممکن است در هر بار جهش ژنی بسیار مهلک‌تر و خطرناک‌تر شوند و راه درمان و دفاع را در برابر آنها سخت‌تر کنند.

به طور مثال باکتری Escherichia Coli وقتی با تهدید و خطری مواجه می‌شود، بسرعت شروع به تغییر و جهش می‌کند. این نوع تغییر و جهش در برابر تهدید را در مخمرها نیز می‌توان دید. در سال 1990 دانشمندان چنین ادعا کردند که باکتری‌ها ممکن است با جهش‌های ژنی مفیدتر شوند. این عقیده بین دانشمندان بسیار جدل‌برانگیز شد تا جایی که در سال 2001 عده‌ای دیگر به شواهدی دست یافتند که این عقیده را نقض کرد؛ چرا که مشاهده شد در بسیاری از جهش‌های ژنی باکتری‌ها مهلک‌تر و خطرناک‌تر می‌گردند.

می‌دانیم که بسیاری از حیوانات می‌توانند تا مسافت‌هایی دور مهاجرت کرده و تغییر مکان دهند که پرندگان و زنبورهای عسل نمونه‌های خوبی هستند، اما جالب است بدانید که میکروب‌ها و باکتری‌ها نیز از این دسته از جانداران می‌باشند.برخی از باکتری‌ها مثل باکتری کولی Escherichia Coli می‌توانند جهت مواد شیمیایی موجود در محیط حرکت کنند همانند کوسه‌ها که رد خون را برای رسیدن به شکار دنبال می‌کنند، این باکتری مولکول‌های غذایی را دنبال می‌کند تا به منبع غذا دست پیدا کند.گروه دیگری از باکتری‌ها حتی می‌توانند خود را در حوزه مغناطیسی زمین قراردهند و براحتی قادرند جهت شمال و جنوب را یافته و در مسیر دلخواه خود حرکت کنند. این توانایی منحصر به فرد در این باکتری‌های مغناطیسی ناشی از وجود عضوی خاص می‌باشد که حاوی کریستال‌های مغناطیسی است. شاید بتوان برجسته‌ترین مورد مهاجرت را در کپک Physarum polycephalum دید. کلونی این نوع آمیب همیشه می‌تواند براحتی مسیر خود را از راه‌های پرپیچ و خم و مارپیچ بیابد.

وقتی که آمیب Dictyostelium در ظرف مخصوص کشت باکتری قرار می‌گیرد به صورت مکرر شروع به گردش می‌کند، البته این گردش‌ها و چرخش‌ها به طور تصادفی نیست. به طوری که اگر باکتری به راست گردش کند در گردش بعدی خود به طور ماهرانه‌ای به سمت چپ می‌پیچد. به نظر می‌رسد که این باکتری حرکات خود را به حافظه می‌سپارد مخصوصا آخرین حرکت خود را. در باکتری Escherichia Coli این حرکات جالب‌تر است. این باکتری بیشتر وقت خود را در سیستم گوارشی انسان می‌گذراند. این باکتری قبل از این‌که با قند لاکتوز مواجه شود اول این قند را مزه مزه می‌کند و سپس همانند یک ماشین هوشمند زیستی روشن شده و آن را هضم می‌کند. همچنین این باکتری فعالیت خاصی را در مواجهه با قند مالتوز انجام می‌دهد.

دانشمندان زمان زیادی را صرف مطالعه لاکتوز و مالتوز کرده‌اند. آنها دریافتند که این باکتری به طور منظم رفتار و وظایف خود را تغییر می‌دهد. دانشمندان می‌گویند که این توانایی‌ها بخش کوچکی از توانایی‌هایی است که این موجودات کوچک دارند و درک کامل این توانایی‌ها و رفتارها نیازمند تحقیقات بیشتری است.