حدد علماء في جامعة ولاية أريزونا طريقتين غير متوقعتين يمكن للبكتيريا أن تنتشر بهما دون هياكل السياط المعتادة لديها. في إحدى الدراسات، يستخدم E. coli والسالمونيلا تخمير السكريات لإنشاء تيارات سائلة للهجرة على الأسطح، وهي ظاهرة أُطلق عليها اسم «swashing». دراسة منفصلة تكشف عن «صندوق تروس» جزيئي في الفلافوباكتيريا يتحكم في الحركة الاتجاهية.
تُظهر أبحاث جديدة من جامعة ولاية أريزونا أن البكتيريا تمتلك طرق دفع بديلة تتجاوز السياط النموذجية لها، وهي هياكل تشبه السوط التي تمكن عادةً من الحركة. تُبرز هذه النتائج مرونة الكائنات الدقيقة في الانتشار عبر الأسطح، مع تداعيات محتملة لمكافحة العدوى. في الدراسة الأولى، التي قادها نافيش وادهوا من مركز تصميم حيوي لآليات التطور وقسم الفيزياء في جامعة ولاية أريزونا، درس الباحثون E. coli والسالمونيلا. حتى مع تعطيل السياط، هاجرت هذه البكتيريا عبر الأسطح الرطبة من خلال تخمير سكريات مثل الجلوكوز أو المالتوز أو الزايلوز. يطلق هذا العملية نواتج جانبية حمضية مثل الأسيتات والفورمات، مما يولد تيارات سائلة خارجية صغيرة تدفع مستعمرة البكتيريا، وهي ظاهرة سُميت «swashing». الدراسة، التي نُشرت في مجلة علم البكتيريولوجيا واختيرت كاختيار المحرر، أظهرت أن الـ«swashing» يتطلب سكريات قابلة للتخمير ويمكن إيقافه بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي، بخلاف التجمع المدعوم بالسياط. قال وادهوا: «تُدهشنا قدرة هذه البكتيريا على الهجرة عبر الأسطح دون سياط وظيفية. في الواقع، صمم شركاؤنا هذا التجربة أصلاً كـ«ضابط سلبي»، أي أننا توقعنا (بعد جعلها) خالية من السياط، ألا تتحرك الخلايا». وأضاف: «لكن البكتيريا هاجرت بحرية، كما لو أن شيئًا لم يكن خاطئًا، مما أطلقنا في مهمة استمرت سنوات لفهم كيفية القيام بذلك». يمكن لهذه الآلية أن تفسر استعمار البكتيريا للأجهزة الطبية والجروح ومعدات الطعام والمواقع الجسدية مثل المخاط أو المسالك البولية، حيث تسود بيئات رطبة غنية بالسكريات. تعديل عوامل مثل درجة الحموضة أو مستويات السكر قد يحد من مثل هذا الانتشار. ركزت الدراسة الثانية على الفلافوباكتيريا، التي تنزلق باستخدام نظام الإفراز من النوع 9 (T9SS)، وهو حزام ناقل جزيئي يشبه الدراجة الثلجية. يعمل بروتين يُدعى GldJ كمغير تروس، يعكس اتجاه المحرك من عكس اتجاه عقارب الساعة إلى اتجاه عقارب الساعة عند تعديله، مما يسمح بالتنقل الدقيق. نُشرت في mBio، أُجريت البحوث بواسطة شريڤاستافا من مركز تصميم حيوي للميكروبيولوجيا الأساسية والتطبيقية، ومركز تصميم حيوي لآليات التطور، وكلية العلوم الحياتية في جامعة ولاية أريزونا. قال شريڤاستافا: «نحن متحمسون جدًا لاكتشاف نظام نانوتروس مزدوج الدور استثنائي يدمج آلية تغذية راجعة، يكشف عن دراجة ثلجية بيولوجية قابلة للتحكم ويظهر كيف تعدل البكتيريا الحركة والإفراز بدقة في بيئات ديناميكية». يؤثر T9SS على الصحة بشكل متغير: في ميكروبيوم الفم، يرتبط بأمراض اللثة والالتهابات وأمراض القلب وألزهايمر؛ في الأمعاء، يحمي الأجسام المضادة، مما يساعد الدفاعات المناعية واللقاحات. تؤكد كلتا الدراستين على الحاجة إلى استراتيجيات تستهدف التمثيل الغذائي أو الأنظمة الجزيئية، بخلاف السياط فقط، لكبح العدوى والأغشية الحيوية.
