Hareketlilik bakteri istilasını hızlandırır

Bakteriler uzayda nasıl daha hızlı kolonileşir? Hareketliliğin rolü nedir? Bu soruyu yanıtlamak için büyüdük E.coli besin maddeleri içeren yarı katı bir matristeki kolonileri (Şekil 1A) ve bunları gelişmiş mikroskop teknikleri kullanarak görüntüledi (Şekil 1B). Bazı koloniler, neredeyse küresel bir koloninin (“engebeli” bir yüzeye sahip) “uydular” olarak adlandırılan daha küçük kolonilerle çevrelendiği şaşırtıcı bir morfoloji sundu (Şekil 1C).

Şekil 1: Deneysel özet. (a) Deneysel kurulum. (b) Üç boyutlu E.coli K-12 kolonisi, 15 saatlik büyümenin ardından 20x objektifle görüntülendi. (c) 63x’lik bir objektif kullanarak üç boyutlu bir koloniyi yakınlaştırın.

Uyduların oluşumunun, ana koloniden kaçan tek hücrelerin yeni koloniler bulup oluşturmasından kaynaklandığını tahmin ediyoruz. Bu teoriyi test etmek için bakterileri değişen agaroz konsantrasyonlarına yerleştirdik. Artan sertlik bakteri hareketliliğini azalttı ve uydu oluşumunu engelledi. Öte yandan ortamın sertliği azaldığında bakteriler daha serbest hareket ediyor ve artık kompakt kümeler oluşturmuyor. Uydular, tamamen sınırlı hücreler ile kısıtlamasız hücreler arasında bir geçiş durumu gibi görünüyordu.

Peki hücreler neden ana kümeden ayrılacak? Bakteriler topluluklarda büyüdüğünde dış etkenlere karşı izole edilmiş hücrelere göre daha fazla korunurlar. Sayısal simülasyonlar (Şekil 2) bu soruya ışık tuttu. Değiştirilmiş üç boyutlu Eden büyüme modeli, uyduları olan kolonilerin matrisi olmayanlara göre daha hızlı istila ettiğini gösterdi. Bu nedenle, kaynaklar için rekabet varsa uydu oluşumu avantajlı bir özelliktir.

Şekil 2: Koloni karşılaştırması. (a) Eşikli bir yapının üç boyutlu yeniden yapılandırılması
deneysel koloni. (b) Değiştirilmiş Eden büyüme modeliyle elde edilen in silico kolonisi.

Uyduların, biyofilmlerin yapışkan bağlanma özelliklerini korurken zaman içinde süper doğrusal bir yayılma göstererek bakterilerin yeni bölgeleri hızlı bir şekilde kolonileştirmesine olanak sağladığını öneriyoruz. Bu nedenle uydu oluşumu, rakip mikrobiyal topluluklar, toprak veya memeli dokuları gibi karmaşık ortamlarda hızlı istilayı ve kalıcı işgali kolaylaştırarak bakteriler için stratejik bir avantaj görevi görür.

Yazarlar: Mireia Cordero, Namiko Mitarai ve Liselotte Jauffred

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir