細菌は本物の感覚器官をもっているわけではないが、どのような環境にいるかを知覚することにかけては無敵だ。というのも、化学信号を読み取るだけでなく、並外れた「触覚」をもっているからだ。

このことを発見したのは、アメリカのインディアナ大学の研究者たちである。彼らは『サイエンス』誌上で、どのように細菌が表面を認識することができ、ほんのわずかな時間で物理的刺激に反応するかを語っている。

より正確には、どのようにして細菌が「バイオフィルム」の形成を引き起こすことができるかを解明することに、研究者たちは成功した。バイオフィルムとは、固体の基質に付着する細菌の薄い層のことだ。感染症のような重要な健康の問題を引き起こすことで知られている。

実際、バイオフィルムは人間の感染症の原因の約65パーセントを占めるとされている。例えば、コレラのように世界的に重要な伝染病の蔓延のいくつかにおいて、主要な役割を果たした。

バイオフィルムの形成は、細菌の表面への固着により始まる。最初の移住民（つまり、最初に表面に付着する細菌）は、弱い化学結合、すなわちファンデルワールス力によって表面に張り付く。さらに細胞接着分子を利用することにより、安定的に根を下ろすことができる。線毛と呼ばれる超薄型構造を組織して、バイオフィルムの層を構築し始めるのだ。

線毛の目に見えない動きが明らかに

より正確には、線毛は表面を見つけるまで動き回る。そのあとでようやく、細菌は極度に粘着質の、つまり生体付着性の物質を生み出し始める。これがバイオフィルムの形成に利用される。「細菌は、漁師が自分の釣り糸を感じるのと同じように、表面を知覚します」と、著者のイヴ・ブルンは説明する。「釣り糸が引いたときだけ張力を感じますが、これは捕獲を意味します。細菌の線毛はまさに釣り糸と同じです」

細菌がどのように線毛を利用してバイオフィルムをつくり出すかを解明するために、研究者チームは蛍光塗料を用いた。これがこの肉眼で見えない突起の動きを目に見えるようにしたのだ。「蛍光塗料を用いてこの微視的構造に目印をつけることにより、表面を検出するうえで線毛が果たしている役割について、最初の直接的な証拠を観察することに成功しました」と、ブルンは言う。

研究チームは病原菌ではなく、実験室での実験で一般的に用いられる細菌のカウロバクター・クレセンタスや、コレラ菌も使った。「線毛はコレラ菌の有毒性の多くの側面において重要です」と、研究の共著者アンクル・ダリアは説明する。

実際、研究者チームは、線毛の動きと生体付着物質の生産を結びつける厳密なメカニズムを解明して、感染症をより深く理解できるようになることを期待している。「バイオフィルムの形成における線毛の仕組みを解明すればするほど、わたしたちはそのプロセスを誘導して、まさにコレラの流行のような、公衆衛生に対する重要な被害を監視し予防することができるようになります」と、ブルンは結んでいる。