|
Бактерии поддерживают друг друга из поколения в поколение
|
|
|
|
Когда бактерии создают сообщества, они сотрудничают и делятся питательными веществами между поколениями. Исследователи из Базельского университета впервые смогли продемонстрировать это с помощью недавно разработанного метода. 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. Жизнь в сообществах дает отдельным микробам множество преимуществ. Они более устойчивы к неблагоприятным условиям окружающей среды, завоевывают новые территории и приносят пользу друг другу. Развитие бактериальных сообществ — очень сложный процесс, в котором бактерии образуют сложные трехмерные структуры. В своем последнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Microbiology, группа под руководством профессора Кнута Дрешера из Биоцентра Базельского университета подробно изучила развитие бактериальных сообществ.
|
|
|
|
Они достигли методологического прорыва, позволившего им одновременно измерять экспрессию генов и отображать поведение отдельных клеток микробных сообществ в пространстве и времени. «Мы использовали Bacillus subtilis в качестве модельного организма. 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 изучение. «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.
|
|
|
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, в результате чего образуется трехмерная биопленка. Одной из причин является различная 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. 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.
|
|
|
|
Источник
|
