Есть удивительное сходство в том, как бактерии и люди образуют колонии
Новое исследование показало, поведение колонии бактерий полости рта, мало чем отличаются от того, как мы, люди, оседаем в городах.
Существует причина, по которой бактерии живут в «колониях», и чем больше мы узнаем о том, как эти крошечные архитекторы строят свои сообщества, тем более знакомым нам кажется их поведение.
Новое исследование, в котором говорится о том, как несколько отдельных поселенцев превращаются в микроколонии, выявило закономерности и динамику роста, отражающие наши собственные городские наклонности.
«Мы наблюдали за сотнями бактерий, распределенных по поверхности от их первоначальной колонизации до образования биопленки», — говорит Хен Ку из Университета Пенсильвании.
«И мы видим, что пространственные и структурные особенности их роста аналогичны тем, что мы видим в урбанизации».
Как и в природе, бактерии во рту живут в сложных структурах, известных как биопленки. Фактически, 99,9 процента прокариот живут вместе с миллионами других соседей в одном из этих поселений.
Биопленки есть везде, но если они у вас на зубах, мы называем их бляшками. В этом плотном и липком осадке бактерии защищены, от таких воздействий окружающей среды, как зубная паста, зубная нить или даже антибиотики.
Он накапливается, когда несколько отдельных поселенцев превращаются в микроколонии, но как именно это происходит, остается неисследованным.
Используя пероральную бактерию Streptococcus mutans, исследователи показали, что микробные клетки оседают случайным образом и независимо от типа поверхности. Тем не менее, только часть колонизаторов фактически начинает кластеризоваться, расширяя их масштабы «путем объединения соседних бактерий в густонаселенные микроколонии».
«Мы думали, что большинство отдельных бактерий будет расти», — говорит Ку. «Но фактическое число составляло менее 40 процентов, а остальные либо отмирают, либо поглощаются ростом других микроколоний».
Как только возникают кластеры, происходит нечто действительно любопытное: они начинают взаимодействовать друг с другом, растут и объединяются в густонаселенные микроколонии микронного масштаба, которые в дальнейшем расширяются и сливаются, образуя суперструктуру биопленки.
Такое сотрудничество интересно, так как в предыдущих исследованиях сообщалось о бактериальной конкуренции у других видов, особенно когда было мало питательных веществ.
В этом случае питательные вещества влияли только на фактическое формирование колоний. После этого «отдельные микроколонии (отдаленные или в непосредственной близости) продолжали расти без сбоев до слияния друг с другом, а объединенные структуры вели себя и росли как единое новое гармонизированное сообщество», пишут исследователи.
Только когда было введено больше антагонистических чужеродных видов, это повлияло на эту, казалось бы, мирную единицу, и рост микроколоний был замедлен.
«Эти сообщества (микроколонии) могут расширяться и сливаться друг с другом в духе сотрудничества, без конкуренции между соседними сообществами», — заключают авторы.
Это тип роста, который указывает на «общинное поведение между микроорганизмами», и это похоже на человеческую урбанизацию, когда некоторые поселенцы остаются неподвижными, в то время как другие превращаются в деревни, которые в дальнейшем расширяются в густонаселенные микроколонии или города, затем сливаясь в мегаполисы.
«Это полезная аналогия», — говорит Ку. «Мы не говорим, что бактерии являются антропоморфными. Но такая перспектива роста биопленок дает нам многомасштабную, многомерную картину того, как они растут, чего мы раньше не видели».
Исследование было опубликовано в Nature Communications.
Источники: Фото: CDC/Public Health Image Library
