Biofilmele bacteriene conțin un nivel de organizare despre care oamenii de știință erau de părere că este unic pentru plante și animale.
Aceste aglomerări de microorganisme precum bacterii și ciuperci au fost considerate pentru mult timp a fi simple din punct de vedere biologic și cu un nivel primitiv de organizare structurală. Acest lucru este în contrast cu multe organisme multicelulare, inclusiv animale, unde celulele pot crește în forme diferite în momente și locuri diferite în timpul dezvoltării corpului pentru a produce structuri biologice complexe și variate.
În prezent, Gürol Süel și colegii acestuia din cadrul Universității din California, San Diego, au realizat faptul că biofilmele bacteriene sunt mai complexe decât se credea anterior. Cercetătorii au descoperit faptul că, pe măsură ce cresc și consumă nutrienții din mediul lor, biofilmele formează structuri asemănătoare inelelor. Pe măsură ce aprovizionarea cu nutrienți scade, anumite celule devin, în esență, înghețate în timp în ceea ce privește modul în care funcționează. Acest fenomen este cunoscut sub numele de „clock and wavefront” și a fost observat anterior doar în cazul animalelor și plantelor.
Süel și colegii săi au făcut descoperirea în timpul unui experiment în care analizau răspunsul unui biofilm format din Bacillus subtilis la lipsa de azot. Acest lucru produce o schimbare a celulelor bacteriene, acestea devenind mai rezistente printr-un proces de adaptare denumit sporulare.
Totuși, în loc ca toate celulele din biofilm să se adapteze în același mod, cercetătorii au observat faptul că genele de atenuare a stresului, produse de biofilm, au determinat adaptarea doar a anumitor celule, fenomenul conducând la formarea unor inele concentrice. Această structură asemănătoare inelului arborelui este în concordanță cu mecanismul „clock and wavefront”.
„Dacă ne gândim la biofilme ca fiind doar o serie de globuri de celule bacteriene, formate dintr-o singură specie, ne înșelăm. Acestea sunt niște structuri foarte bine organizate, într-un mod foarte non-trivial. Această organizare pare să amintească de cea a vertebralelor și a plantelor observată timpul dezvoltării, așa că trebuie să existe o legătură”, a declarat Süel.
Deși cercetarea s-a concentrat doar pe observarea tiparelor, Süel este de părere că biofilmul își diversifică celulele rezistente pentru a încerca să-și mărească șansele de supraviețuire.
În timp ce biofilmele s-au dovedit a fi mai complicate decât se credea anterior, acestea fiind capabile de forme de memorie și de comunicare la distanțe mari, descoperirea structurilor complexe ar putea provoca diviziunea presupusă între organisme simple, unicelulare și cele complexe, multicelulare.
„Această dezbatere va fi reaprinsă de acest studiu. Din perspectiva biologiei celulare evolutive, ar fi interesant să determinăm diferențele. Ce definește un adevărat organism multicelular? ”, a declarat Tanmay Bharat din cadrul Universității din Oxford.
De asemenea, biofilmele sunt responsabile pentru o gamă largă de fenomene naturale, atât bune, cât și rele. Ele pot fi utilizate pentru filtrarea apei și pentru a preveni coroziunea, dar sunt și cauza principală a infecțiilor clinice și prezintă un efect coroziv nociv în unele scenarii. Înțelegerea adevăratei structuri de bază a acestor filme bacteriene ar putea schimba modurile în care sunt utilizate sau eliminate.