Ярьдаг бактериуд (TED)

Гэрэлт цох шиг гэрэлтдэг бактери Vibrio fischeri. Тэд Hawaiian bobtail squid (нэгэн төрөл далайн нялцгай биет) гээч амьтны биен дотор амьдарна. Тэднийг гэрлээ цацруулахад squid яг л далай дотор ассан дэнлүү болж харагдана.

Өдрийн цагаар элсэнд шургалан унтах squid шөнө болмогц анд гарна. Тэд ангаа од сарны гэрэл нэвтрэх гүехэн хэсэгт хийнэ. Далайн мандлаар хөвөнгөө, нуруундаа байх мэдрэгчээ ашиглан од сарны гэрлийн эрчмийг мэдэрч, түүнтэй яг ижил түвшний гэрлийг өөрөөсөө цацруулна (гэрэлтдэг бактериуд байрладаг 2 товгорт нь нээж хаадаг хавхлага байдаг тул, гэрлийн хэмжээг чөлөөтэй тохируулах боломжтой).

Од сарны гэрлийн эрчимтэй ив ижил тул түүний дор сүүдэр тогтохгүй. Өөрөөр хэлбэл доогуур нь явах олзнууд түүнийг дээрээс нь дөхөж ирэхийг анзаарахгүй.

Гэрэлтдэг бактери Vibrio fischeri цөөхүүлээ байх үедээ өөрөөсөө гэрэл гаргахгүй. Тодорхой хэмжээнээс дээш болж олшрохоороо л сая гэрэлтэж эхэлнэ.

Тиймээс өглөө болмогц squid ихэнх бактерийг (95%) биеэсээ туулгаж орхиход гэрэл унтарч, унтахад бэлэн болно. Харин түүнийг элсэн дотор унтаж байх хооронд Vibrio fischeri тасралтгүй эсийн хуваагдлаар үржсээр, нар шингэх үест гэрэлтэхэд хангалттай хэмжээнд хүртлээ олширсон байх аж.

- Энд хамгийн сонирхол татаж буй нь бактериуд “хэрхэн гэрэлтдэг вэ?” бус, харин “хэзээ гэрэлтдэг вэ?” юм. Бактериуд ганцаараа буюу сийрэг байх үедээ гэрэлтэхгүй. Хуваагдаж үржсээр тодорхой хэмжээнээс давмагц бүх бактериуд нэгэн зэрэг гэрэлтэж эхэлдэг.

Гэтэл бактери гэх энгийн болхи амьтан хэрхэн яаж өөрийгөө ганцаараа байна уу, сүрэгтэйгээ байна уу гэдгийг мэдэж чаддаг юм бол?

Профессор Bonnie Bassier-ийн хэлж буйгаар бол

- Тэд гэрэлтэх үедээ өөр хоорондоо химийн хэл (a chemical language) ашиглан ярилцдаг юм.

Бактери болгон өөрөөсөө гормонорхуу молекул ялгаруулж, тэр молекул нь өөрийнх нь ойр хавьд олон байх үед гэрэлтдэг гэнэ.

- Ойр хавьд нь хэр олон найзууд байгааг биеийнх нь гадна хэр их молекул байгаагаар мэдэж, тэр нь хангалттай их байвал гэрлийн кнопоо дардаг юм. Ингэж тэд химийн хэлээр хоорондоо харилцдаг.

Үүний механизмийг жаахан тодруулъя.

- Vibrio fischeri нь эс дотроо хэл болох гормон молекулаа үйлдвэрлэх хүчлийг агуулж байдаг. Мөн эсийн гадарга дээр нь бусад эсээс ялгарах гормон молекулыг мэдрэх сэртэн (буюу мэдрэгч) байна. Тэр сэртэн нь гормон молекултай яг л “цоож түлхүүр” шиг таарч, гормон молекул тодорхой хэмжээнээс их болсон үед гэрлээ асаадаг юм.

Энэ мэт бактери хоорондын харилцаа нь ердөө ч Vibrio fischeri төдийхнөөр хязгаарлагдахгүй, энэ бол бактериудад нийтлэгээр ажиглагддаг харилцааны түгээмэл арга юм, гэж Bonnie хэлнэ.

- Өөрөөр хэлбэл, бактериуд үргэлж хоорондоо ярилцаж байдаг гэсэн үг.

Уг яриаг нь мэргэжлийн хэлээр “quorum sensing” гэж хэлдэг.

- Бактериуд химийн хэлээр санал хурааж, саналын хуудсыг сэртэнгээрээ тоолж, гарсан шийдвэрийг бүх нийтээр дагаж хөдөлдөг.

Ингэхэд яагаад Vibrio fischeri цөөхүүлээ байх үедээ гэрэлтдэггүй юм бол?

Үүний шалтгааныг тайлбарлахын тулд, гэрлийг “хор” гэж орлуулбал илүү ойлгомжтой. Хүний биед хортой бактери нэвтэрч орсон үед, тэр нь цөөхүүлээ байвал бидэнд ямар ч нөлөө болохгүй. Бид бол төсөөлшгүй үлэмж том, харин бактери даанч дэндүү өчүүхэн шүү дээ.

Профессор Bonnie

- Хэдхээн тооны бактери биед нэвтэрмэгцээ юу юугүй хороо ялгаруулаад унана гэж байхгүй. Таны бие үлэмж том учраас тэр. Тиймээс бактериуд хүлээнэ. Хуваагдан үржиж, нөгөө молекулаараа ярилцаж тоо толгойгоо ихэсгэсээр, тодорхой хэмжээг давсан болохоо мэдмэгц сая зэрэг довтолгоонд ордог. Хордуулах чанар хангалттай өндөр болбол ямар ч том биеийг унагааж дийлнэ.

Ширхэг бүр нь өчүүхэн дорой бактери ч гэлээ, химийн бодис гэх хэл ашиглан нийгмийн шинжтэй үйлдэл хийснээр гайхмаар хүчтэй болж чаддаг нь энэ аж.

Гэхдээ тэд дандаа л муу юм хийгээд байдаг ч биш. Хүн бидний биеийн гадна дотор талд биеийн эсийн тооноос даруй 10 дахин олон бактери амьдарч байдаг гэнэ. Генийн тоогоор нь харьцуулбал, хүний ген 30,000 хавьцаа байдаг бол, түүнээс 100 дахин олон бактерийн ген бий.

Профессор Bonnie

- Та гэдэг бүхэл биетийн үсрээд л 10%, эсвэл бүр 1% чинь л "хүн" гэсэн үг. Та өөрийгөө хүн гэж боддог байх л даа, гэхдээ таны 90 – 99% чинь бактери юм шүү дээ. Тэр бактериуд зүгээр л тань дээр мордоод явж байдаг юм биш. Тэд бол итгэхийн аргагүй чухал бөгөөд, тэд л таныг амьдруулж байдаг юм. Бактериуд нүдэнд үл үзэгдэх хуягаар орчин тойрны довтлогоог хориглож, бидний эрүүл мэндийг хамгаалж байдаг. Бас бидний идэж уусныг шингээж өгч, витамин үйлдвэрлэж, дархлааг маань дасгалжуулж муу бактериудыг устгаж өгч байдаг.

Арьсыг микроскопоор авсан зургийг харвал, тэнд зүсэн зүйлийн бактериуд амьдарч байдгийг мэдэж болно. Бактериуд ердийн үед хэдэн 100, хэдэн 1000 төрлөөрөө холилдон амьдарч байдаг.

- Эндээс төрөх эргэлзээ гэвэл, бактериуд ердөө л өөрийн төрлөө тоолох нь хангалтгүй юм биш үү гэх асуудал. Ингээд судлаад үзтэл, үнэхээр тэд олон хэлээр (multilingual) ярьдаг болох нь тогтоогдсон. Өөрөөр хэлбэл, тэд “өөрсдийгөө” хэд байгааг тоолохоос гадна, “өөрөөс нь бусад” бас хэд байгааг ч тоолж чадна.

Бактерийн хэлэнд (химийн бодисонд) бактерийн Эсперанто хэл (the bacterical Esperanto) болохуйц нийтлэг хэл гэж байх агаад түүгээр өөр төрлийн бактериуд харилцан хэл нэвтрэлцдэг юм гэнэ. Тэд бол микроскопоор л харахгүй бол мэдэгдэхгүй өчүүхэн оршихуй хэдий ч, огтоос “нийгэмч шинжгүй нуугдмал даяанчид” бус, харин ч төрөл харгалзахгүй идэвхтэйгээр чалчигч нийгмийн амьтад бололтой.

Бактерийн хэлийг ойлгодог болсон профессор Bonnie түүнийг бүтээлчээр ашиглах санаа бодож олжээ.

- Хэрвээ бактериуд өөр хоорондоо ярьж сонсож чадахаа боливол яах бол? Шинэ төрлийн антибиотик болох юм биш биз?

Өнөөгийн ердийн антибиотикууд бол бактерийг алж устгахад голчилж зориулагдсан байдаг. Бактерийн эсийн бүрхүүлийг довтлох юм уу, эсвэл генийг нь олшрох боломжгүй болгох гэх мэт. Харин энэ арга өнөөдөр хамгийн муу үр дагаварт тулж очоод буй.

Профессор Bonnie

- Уламжлалт антибиотикуудыг бактерит шахсаар ирсний үр дүнд, өнөөдөр аймшигтай тэсвэртэй бактериуд л амьд үлдчихсэн. Бид өнөөдөр дэлхийн хэмжээний халдварт өвчний асуудалтай нүүр тулчхаад байна. Бидний антибиотикууд одоо нэгэнт арга мухардсан.

Bonnie профессорын бодож олсон нь, бактерийг алж устгах бус тэдний харилцаанд саад болох явдал. Тэгснээр өөрсдийнх нь тоог төөрөгдүүлж, хороо цацах завдал олгохгүй байх юм.

- Бидний бай бол ижил зүйлүүдийн хоорондын харилцаа. Жинхэнэ молекултай төстэй боловч, яльгүй өөр бодис хийнэ. Тэр хуурамч бодис бактерийн сэртэнд наалдаж, жинхэнэ молекулыг мэдрэхэд нь саад болох юм.

Өмнө өгүүлсэнчлэн бактери хоорондын харилцааг мэргэжлийн үгээр “quorum sensing” гэж хэлдэг бол, профессор Bonnie-ийн бүтээсэн зүйл нь антибиотик бус “анти quorum sensing” гэж нэрлэхүйц зүйл гэж ойлгож болно.

- Өндөр тэсвэртэй өвчин үүсгэгч бактерит баригдсан амьтанг антибиотиктой цуг “анти quorum sensing” ашиглан эмчлэхэд бодитоор уг амьтан амьд үлдэж чаддаг.

- Бактери бол хэдэн тэрбум жилийн өмнөөс дэлхий дээр амьдарч байгаа бол, хүн бид одоохондоо хэдхэн 100,000 жил л болж байна. Дэлхийн амьд байгалийн хуулиудыг бактериуд л тогтоосон. Өөрөөр хэлбэл, амьд байгалийг хүн биш бактериуд удирддаг. Хэрвээ бид бактериудаас тэр зарчим хийгээд дүрмийг олж мэдэж чадах юм бол, түүнийг хүний өвчинд ч авч ашиглах боломжтой. Энэ судалгаа дөнгөж эхэлж байна. Цаашдын бүх санаа бактериудад байгаа гэдэгт итгэлтэй байна.

- Бид найрсаг бөгөөд гайхамшигтай бактериудад зориулж “pro-quorum sensing” (буюу зориулалтын quorum sensing) гэж нэрлэхүйц бодис бүтээж байгаа. Санаж байгаа биз дээ? Танаас 10 дахин олон бактери танд наалдан амьдарч, таны эрүүл мэндийн төлөө зүтгэж байдгийг. Бидний хийх гэж буй зүйл бол, бидэнтэй хамтран амьдрах бактериудтай улам гүнзгий харилцан ярилцаж, бидний хүсч буй зүйлийг тэднээр хийлгэхийг зорих явдал юм.

Нэг ёсондоо бид ANTI (эсэргүүцэгч)-аас PRO (зориулагч)-руу шилжих ёстой гэсэн үг.

 How bacteria "talk"