L'uno all'altro: utilizzando sostanze segnale che informare i loro vicini di casa per se o non vale la pena di passare alcuni geni acceso o spento.
Questa comunicazione tra le cellule batteriche è essenziale per l'adattamento ai cambiamenti ambientali e per la sopravvivenza. Che cosa fanno esattamente i batteri imparano dalle sostanze segnale? Ci sono due teorie: il rilascio di sostanze segnale si intende essere una strategia cooperativa per determinare la densità cellulare (quorum sensing) o in alternativa un non-cooperativi strategia in cui la sostanza segnale viene utilizzata solo per determinare le dimensioni dello spazio che circonda la cellula (rilevamento di diffusione). Tuttavia, entrambe le teorie non hanno dimostrato di lavorare in condizioni naturali, che di solito sono molto più complesse di quelle in laboratorio.
Gli scienziati del GSF: Centro Nazionale di Ricerca per l'Ambiente e la Salute (membro della Helmholtz-Gemeinschaft) sono stati in grado di dimostrare che entrambi gli approcci sono solo estremi teorici di una strategia globale con il quale i batteri determinano se la quantità di energia richiesta per produrre le sostanze, come gli antibiotici o exoenzymes, vale la pena in una particolare situazione ambientale. "Questa strategia globale" chiamato efficienza di rilevamento "unisce le teorie esistenti e permette prima di capire come funziona la comunicazione batterica e che scopo si serve", spiega il Dr. Burkhard Hense presso l'Istituto di Biomatematica GSF e Biometria (IBB), che ha analizzato le varie strategie utilizzando modelli matematici.
Comunicazione microbica fu scoperto nel liquido misto colture di laboratorio, per esempio del batterio luminescente Vibrio fischeri, che mostra solo bioluminescenza da una certa densità cellulare. Pertanto, il rilascio di molecole segnale era stato inteso come una strategia per determinare la densità cellulare (quorum sensing). Con il suo approccio cooperativo, comunque, il quorum sensing non fornisce una strategia di sopravvivenza stabile da un punto di vista evolutivo, perché "imbroglioni" può anche beneficiare di sostanze rilasciate senza dover pagare per la loro produzione. L'approccio di rilevamento diffusione è leggermente più semplice: si assume che il batterio utilizza le sostanze segnale per misurare se lo spazio sourrounding cella è sufficiente per raggiungere la concentrazione di sostanze attive necessarie per un'azione efficace. Questo è in contrasto con il concetto di quorum sensing, quando altri batteri non devono necessariamente essere coinvolti.
In un ambiente più complessi ed eterogenei, come ad esempio il vano radice delle piante, tuttavia, sia le strategie di comunicazione hanno le loro debolezze: la superficie della radice è una matrice molto complessa in cui si trovano solidi, gel, liquidi e gas in uno spazio piccolo e dove numerosi altri organismi interferire con la comunicazione in cima a quello. Pertanto, nell'ambito del progetto interdisciplinare "Interazioni molecolari nella rizosfera" Hense ei suoi colleghi del GSF-Istituto di Biomatematica e Biometria (IBB) hanno studiato questo habitat, in collaborazione con il Prof. Dr. Anton Hartmann e il Dr. Michael Rothballer dal GSF Dipartimento Microbo-Plant-Interazione (AMP).