Nowe badanie wykazało, że zachowanie kolonii bakterii w jamie ustnej nie różni się zbytnio od tego, jak my, ludzie, osiedlamy się w miastach.
Jest powód, dla którego bakterie żyją w „koloniach” i im więcej dowiadujemy się o tym, jak ci drobni architekci budują swoje społeczności, tym bardziej znajome wydaje się nam ich zachowanie.
Nowe badanie dotyczące tego, jak kilku pojedynczych osadników zamienia się w mikrokolonie, ujawniło wzorce i wzorce wzrostu, które odzwierciedlają nasze własne miejskie skłonności.
„Obserwowaliśmy setki bakterii rozprzestrzeniających się po powierzchni od ich początkowej kolonizacji do tworzenia biofilmu” – mówi Hyun Ku z University of Pennsylvania.
„Widzimy, że przestrzenne i strukturalne cechy ich wzrostu są podobne do tego, co obserwujemy w urbanizacji”.
Podobnie jak w naturze, bakterie w jamie ustnej żyją w złożonych strukturach zwanych biofilmami. W rzeczywistości 99,9 procent prokariontów żyje z milionami innych sąsiadów w jednej z tych osad.
Biofilmy są wszędzie, ale jeśli masz je na zębach, nazywamy je płytką nazębną. W tym gęstym i lepkim osadzie bakterie są chronione przed wpływami środowiska, takimi jak pasta do zębów, nić dentystyczna, a nawet antybiotyki.
Gromadzi się, gdy kilku pojedynczych osadników zamienia się w mikrokolonie, ale jak dokładnie to się dzieje, pozostaje niezbadane.
ature Communications, 2020
Używając doustnej bakterii Streptococcus mutans, naukowcy wykazali, że komórki drobnoustrojów osadzały się losowo i niezależnie od typu powierzchni. Jednak tylko ułamek kolonizatorów faktycznie zaczyna się skupiać, zwiększając swoją skalę „poprzez łączenie sąsiednich bakterii w gęsto zaludnione mikrokolonie”.
„Myśleliśmy, że większość pojedynczych bakterii będzie rosnąć” – mówi Ku. „Ale rzeczywista liczba wynosiła mniej niż 40 procent, a reszta albo obumiera, albo zostaje wchłonięta przez rozwój innych mikrokolonii”.
Gdy tylko powstają klastry, dzieje się coś naprawdę ciekawego: zaczynają ze sobą współdziałać, rosną i łączą się w gęsto zaludnione mikrokolonie o mikronowej skali, które dalej się rozszerzają i łączą, tworząc nadbudowę biofilmu.
Ta współpraca jest interesująca, ponieważ wcześniejsze badania wykazały konkurencję bakteryjną w innych gatunkach, zwłaszcza w przypadku niedoborów składników odżywczych.
W tym przypadku składniki odżywcze wpływały tylko na faktyczne tworzenie się kolonii. Później „pojedyncze mikrokolonie (odległe lub w bliskim sąsiedztwie) rosły bez zakłóceń, aż połączyły się ze sobą, a połączone struktury zachowywały się i rosły jako jedna nowa zharmonizowana społeczność” – piszą naukowcy.
Dopiero wprowadzenie bardziej antagonistycznych gatunków obcych wpłynęło na tę pozornie pokojową jednostkę i spowolnił rozwój mikrokolonii.
„Te społeczności (mikrokolonie) mogą się rozszerzać i łączyć ze sobą w duchu współpracy, bez rywalizacji między sąsiednimi społecznościami” – podsumowują autorzy.
Jest to rodzaj wzrostu, który wskazuje na “ wspólne zachowanie mikroorganizmów '' i jest podobny do ludzkiej urbanizacji, w której niektórzy osadnicy pozostają nieruchomi, podczas gdy inni zamieniają się w wioski, które dalej rozwijają się w gęsto zaludnione mikrokolonie lub miasta, a następnie łączą się w megamiasta .
„To przydatna analogia” – mówi Ku. „Nie mówimy, że bakterie są antropomorficzne. Ale perspektywa wzrostu biofilmu daje nam wieloskalowy, wielowymiarowy obraz ich wzrostu, jakiego wcześniej nie widzieliśmy ”.
Badanie zostało opublikowane w Nature Communications.
Źródła: Zdjęcie: CDC / Public Health Image Library
