Kemiska order får bakterier att samarbeta

Del 1

Plötsligt, som på en given signal, ändrar encelliga organismer beteende. De agerar kollektivt, samordnat, som om de utgjorde en enda varelse. De kanske börjar lysa, som vissa bakterier i havet. Eller så blir de kanske farliga – som den otrevliga bakterien Pseudomonas aeruginosa, ansvarig för svårbemästrade infektioner hos människor med nedsatt immunförsvar. På något sätt har de individuella bakterierna fått en uppfattning om hur många de är, vilket utlöst ett förprogrammerat beteende som endast är ändamålsenligt när de uppnått en viss kritisk massa.

Mekanismen som förmedlar denna “gruppmedvetenhet” kallas quorum sensing (eller kvorum-reglering, där “kvorum” betecknar det minsta erforderliga antalet individer som behövs för beslutsmässighet i någon form av församling), och den beskrevs första gången på 1970-talet. Resultatet – det koordinerade beteendet – frambringas med hjälp av kemiska signalmolekyler, vilka utsöndras av varje individuell cell. Men det är först när dessa molekyler uppnår en viss koncentration runt cellerna som de får effekt – och då i form av en kemisk instruktion med direkt påverkan på generna. Vissa gener stängs av, vissa slås på. Hos sjukdomsframkallande bakterier slås typiskt de gener på som ger bakterien möjlighet att infektera sin värd.

Men nu har det visat sig att även celler som ingår i immunförsvaret kan uppfatta dessa signaler. Våra egna celler avlyssnar bakterierna, när de utbyter information med varandra. Därmed har immunförsvaret visat sig ha ännu en förbluffande, finkalibrerad förmåga.

Ett evolutionärt mästerverk i flera lager

Immunförsvaret bär spår av en lång utvecklingshistoria som format ett komplicerat system av cirkulerande vita blodkroppar – välorganiserade som myror i ett myrsamhälle. Larmsignaler aktiverar, liksom i en myrstack, orkestrerade angrepp på varje potentiellt farlig inkräktare.

Makrofager som möter främmande partiklar eller organismer slukar och bryter ner dem eller angriper dem med starka, reaktiva kemikalier. Andra kemikalier, cytokiner, används som larmsignal och utlöser alla de reaktioner som kännetecknar inflammation: värme, rodnad, smärta och eventuellt feber.

I en efterföljande våg av självförsvar mobiliseras lymfocyter med en hög grad av specialisering. De orkestrerar och styr försvarsinsatsen, kommunicerar sina order med hjälp av kemiska ämnen och interagerar också mekaniskt med andra celler genom receptorer på cellytan; en organisk mekanik där de rörliga delarna består av proteiner. I detta system ingår en mängd olika typer av T-celler samt B-celler som tillverkar antikroppar. Det är ett avancerat evolutionärt mästerverk där den mer primitiva delen överlappas av ett avancerat övervakningssystem som ständigt avläser omgivningen, anpassar försvarets verkningsgrad och minns vilka fiender det mött förut.

Här återfinns också de receptorer som fångar upp den kemiska kommunikationen mellan bakterier, som via quorum sensing-mekanismen försöker avgöra när det är dags att gå till samlat angrepp. I bästa fall leder detta till att även immunförsvarets celler samlar sig till motangrepp – men inte förrän bakterierna utgör ett verkligt hot.

Allt detta illustrerar flera viktiga principer som uppstått i den mikroskopiska världen.

Den biologiska mekaniken; dess beståndsdelar, metoder och processer kommer allt mer att kunna integreras med mänskliga skapelser som teknik och elektronik. På den mikroskopiska nivån kommer elektroniska och mekaniska delar, tillverkade dels av människor, dels av mikroorganismer, att kunna sammansmälta. Det är i den mycket lilla världen som samhällsomvandlingen tar sin början.

Dela på sociala medier

Tillsammans med våra kunder får vi samhällets kretslopp att flöda

Luleå kommun övergår till en hållbar fetthantering

För att komma ner till noll i klimatpåverkan till år 2040 har Luleå kommuns infrastruktur- och serviceförvaltning u […]

Läs mer

Runö Möten & Events skapar en hållbar mötesplats

En kort biltur från Åkersberga centrum, vid Näsuddens naturreservat norr om Stockholm, ligger Runö Möten & Even […]

Läs mer

Telge Fastigheter gör Södertälje till en mer hållbar kommun

I Södertälje bedrivs ett aktivt arbete för att förbättra kommunen inom hållbarhet och miljö. 2023 slutade Södert […]

Läs mer

Stora Skuggans Värdshus – restaurangen med ett riktigt kretsloppstänk

Ute vid Norra Djurgårdens grönskande parkområden ligger Stora Skuggans Värdshus. Här har Carola Magnusson i många […]

Läs mer

Senaste nytt inom Bioteria och utvecklingen av miljöteknik

Bioteria presenterar ett nytt varumärke

23.12.13

Go Green under Black Week

23.11.06

Charlotta Buch presentera bioteknik på Almedalen 2023

Bioteria lyfter det dolda fettproblemet på Almedalen

23.07.03