Bakterie vysílají zvukové signály regulující jejich růst

Článek referuje o fyzikálně zprostředkovaných signálech mezi bakteriálními buňkami a jejich prostředím a mezi koloniemi bakterií různých druhů, což je téma, které mne zaujalo. Po dohledání původních, již vyšlých sdělení na toto téma jsem došel k závěru, že v nich obsažené výsledky není možné jednoznačně interpretovat jako generaci zvukových signálů bakteriálními buňkami. Další informace mi prostřednictvím Internetu poskytl profesor Michio Matsuhashi z Tokai University, Numazu, Japonsko (e-mail: matsuhas@wing.ncc.

u-tokai.ac.jp), vedoucí výzkumného týmu zabývajícího se touto tzv. biosonikou. Od něj jsem získal rukopis práce, která právě vyšla v J. Gen. Appl. Microbiol. 44, 49 1998/1.

Z této práce je již zřejmá metodika studia, jak lze ovlivnit chování bakterií zvukovými signály, i metodika detekce domnělých akustických signálů produkovaných bakteriálními buňkami. Podle výsledků práce se skutečně zdá, že silný zvuk generovaný běžným vysokotónovým reproduktorem stimuluje množení kultury Bacillus carboniphilus za stresových podmínek. Složitější je však interpretace té části práce, která se zabývá detekcí zvuků produkovaných bakteriální kulturou Bacillus subtilis. Jako elektroakustický měnič byl použit tlakový mikrofon s vysokou citlivostí (52,5 mV/Pa) a jím vytvořený elektrický signál byl po zesílení digitalizován a analyzován s použitím Fourierovy transformace. Získaná spektra akustického výkonu vykazovala široká maxima v okolí 9, 19 a 29–40 kHz a úzká („jehlová“) maxima zhruba v okolí 16, 25 a 48 kHz. Maxima se neobjevila v přítomnosti bakteriálních buněk usmrcených teplem. Frekvenční rozmezí širokých maxim přibližně odpovídají frekvenčním oblastem zvuků stimulujících růst B. carboniphilus za stresových podmínek. Měřicí aparatura však (podle autorů) vykazuje určité rezonanční chování, které se projevilo zdánlivě nerovnoměrným rozložením šumu ve spektru kontrolních vzorků. Získané výsledky proto mohou být interpretovány nejen jako detekce zvukového signálu, ale i jako změna rezonančních vlastností pokusného systému v přítomnosti živých bakterií. I to by však byl výsledek velmi zajímavý. Nejistý je také charakter případného zachyceného signálu. Autoři jej považují za prostou směs („kakofonii“) dílčích signálů jednotlivých elementárních oscilátorů (buněk), za tzv. bílý šum, avšak odporuje způsob detekce využívající Fourierovy transformace. Tento způsob je totiž účinný pouze při analýze periodických signálů. Jestliže byl skutečně zachycen zvukový signál, pak zřejmě obsahuje periodickou složku, a není tedy pouhým šumem. Buňky v tom případě vysílají své signály synchronizovaně.

Autoři předpokládají podobné signály nejen u bakterií, ale také např. u kvasinek, vyšších rostlin (Vigna mungo) a živočichů (např. u vyvíjejících se rybích zárodků). Pokud se existence takových signálů potvrdí, mohlo by to znamenat podstatné prohloubení našeho chápání signálů užívaných živými organizmy.