細菌は、電気信号を使って異種間でのコミュニケーションをとっている、ということが明らかになった。

これまでにも、一部の細菌が同種との連絡のために化学信号を用いた方法をとることは解明されていた（この方法は「クオラムセンシング」と呼ばれている）。新たな研究によると、細菌は電気信号によってニューロンの発火を擬似的に引き起こして異なる種の細菌ともコミュニケーションを取り、「バイオフィルム」（身近なバイオフィルムの例として、台所のぬめりや口内の歯垢などが挙げられる）と呼ばれるコロニーを運営しているという。

今回の発見は、このバイオフィルムに対して研究者が抱いた疑問がきっかけとなった。

カリフォルニア大学サンディエゴ校でバイオフィルムの研究をしているリュウ・ジンタオは、バイオフィルムが2時間サイクルで拡張と停止を繰り返す様子を観察していた。バイオフィルムは、複数種の細菌群がつくり出す都市のようなものだが、この群が無秩序に拡張すると、中心部の細菌に十分な栄養が行き渡らなくなるため内側から自壊してしまう。だが、実際には異なる種同士がバイオフィルム内に共存した状態で、ゆるやかに拡張していたことが確認されていた。

では、細菌群はお互いの利害関係のバランスをどのように取りながら、コロニーを拡張しているのか？ この疑問から、今回の発見につながる研究課題が設定された。つまり、「“フェロモン様の物質”（クオルモン）を信号とするクオラムセンシングにおいては同種間でしか情報伝達ができないが、電気信号であれば異種間でのコミュニケーションができるのではないか」。これに気がついたのが、同じ研究チームのアーサー・プリングルだった。

細菌は飢餓状態になると、イオンチャネルとなる孔を細胞膜に開き、プラス荷電のカリウムイオンを放出する。細菌に隣接したほかの細菌はそれに反応し、より多くのカリウムイオンを放出する。細菌から細菌へと伝達が繰り返されることで、バイオフィルムの端にある細菌にまで情報を伝達し続ける。これはニューロンが発火したときに起きる現象と非常によく似ている。

さらに興味深い発見が、ほかの研究チームによって示されている。ジャクリーン・ハンフリーズは蛍光色素を使用することで、バイオフィルムの縁にまで細菌の情報が伝わる際、そこに放出されたカリウムに多くの細菌が引きつけられてバイオフィルム内に加わることを発見した。すべての生物にとって必要不可欠な成分であるカリウムは、種を越えた共通の言語となるというわけだ。

これらの研究成果は、細菌の相互作用とコロニーが人体にどのような影響を与えるかを知る礎となるだろう。研究チームは今後、バクテリアがどの程度の遠隔コミュニケーションが可能なのか、バイオフィルムに引きつけられたバクテリアがその後どうなるのかを解明していくとのことだ。

［Source: 『 Futurism』『Nature』］