Среда, 21 февраля, 2024
ДомойБиологияСложный микробный мегаполис: демонстрация совместной работы бактерий на протяжении поколений

Сложный микробный мегаполис: демонстрация совместной работы бактерий на протяжении поколений

- Advertisement -

Исследователи из Базельского университета разработали новаторский метод изучения бактериальных сообществ, показывающий, как бактерии делятся ресурсами и взаимодействуют между поколениями. С использованием Бацилла субтилис В качестве модели исследование подчеркивает преимущества совместной жизни для бактерий и сложную динамику внутри этих сообществ.

Когда бактерии создают сообщества, они сотрудничают и делятся питательными веществами между поколениями. Исследователи из Базельского университета впервые успешно продемонстрировали это, используя недавно разработанный метод. Этот инновационный метод позволяет отслеживать экспрессию генов во время развития бактериальных сообществ в пространстве и времени.

В природе бактерии обычно живут сообществами. Они коллективно колонизируют наш кишечник, также известный как кишечный микробиом, или образуют биопленки, такие как зубной налет. Совместная жизнь предлагает многочисленные преимущества отдельным бактериям, такие как повышение устойчивости к суровым условиям окружающей среды, экспансия на новые территории и взаимные преимущества, получаемые от общих ресурсов.

Бактериальная жизнь в сообществах

Развитие бактериальных сообществ — очень сложный процесс, в котором бактерии образуют сложные трехмерные структуры. В своем последнем исследовании, опубликованном 16 ноября в журнале Природная микробиологиягруппа под руководством профессора Кнута Дрешера из Биоцентра Базельского университета подробно исследовала развитие бактериальных сообществ.

Они достигли методологического прорыва, позволившего им одновременно измерять экспрессию генов и отображать поведение отдельных клеток микробных сообществ в пространстве и времени.

Рой Бацилла субтилис Бактерии на чашке с агаром. (Цветное изображение). Фото: Базельский университет, Биоцентрум.

Совместное использование ресурсов поколений

«Мы использовали Бацилла субтилис как модельный организм. Эта вездесущая бактерия также встречается в нашей кишечной флоре. Мы обнаружили, что эти бактерии, живущие сообществами, сотрудничают и взаимодействуют друг с другом на протяжении поколений», — объясняет профессор Кнут Дрешер, руководитель исследования. «Более ранние поколения откладывают метаболиты для последующих поколений».

Они также определили различные субпопуляции внутри бактериального роя, которые производят и потребляют разные метаболиты. Некоторые из метаболитов, секретируемых одной субпопуляцией, становятся пищей для других субпопуляций, которые появляются позже в ходе развития стаи.

Распределение задач внутри бактериальных сообществ

Исследователи объединили современную адаптивную микроскопию, анализ экспрессии генов, анализ метаболитов и роботизированный отбор проб. Используя этот инновационный подход, исследователи смогли одновременно изучать экспрессию генов и поведение бактерий в точно определенных местах и ​​в определенное время, а также идентифицировать метаболиты, секретируемые бактериями. Таким образом, бактериальный рой можно разделить на три основные области: фронт роя, промежуточную область и центр роя. Однако в трех регионах наблюдается постепенный переход.

«В зависимости от региона бактерии различаются по внешнему виду, характеристикам и поведению. Хотя по краям они в основном подвижны, бактерии в центре образуют длинные неподвижные нити, образующие трехмерную биопленку. Одна из причин — разная доступность пространства и ресурсов», — объясняет первый автор Ханна Джекель. «Пространственное распределение бактерий с различным поведением позволяет сообществу расширяться, но в то же время прятаться в защитной биопленке». Этот процесс, по-видимому, широко распространен в бактериальных сообществах и имеет решающее значение для их выживания.

Динамика и стратегии выживания бактериальных сообществ

Это исследование иллюстрирует сложность и динамику внутри бактериальных сообществ и выявляет кооперативные взаимодействия между отдельными бактериями — в пользу сообщества. Таким образом, пространственные и временные эффекты играют центральную роль в развитии и становлении микробных сообществ. Важным этапом этой работы является разработка новаторской методики, которая позволила исследователям получить комплексные пространственно-временные данные о многоклеточных процессах с разрешением, никогда ранее не достигаемым ни в одной другой биологической системе.

Ссылка: «Одновременная пространственно-временная транскриптомика и микроскопия Бацилла субтилис Развитие роя раскрывает сотрудничество между поколениями» Ханна Джекель, Казуки Ношо, Константин Нойхаус, Аласдер Д. Хастевелл, Доминик Дж. Скиннер, Дибья Саха, Никлас Неттер, Николь Пациа, Йорн Дункель и Кнут Дрешер, 16 ноября 2023 г., Природная микробиология.
DOI: 10.1038/s41564-023-01518-4

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме