Социум под микроскопом. Ученые наблюдали за кооперацией сообществ бактерий внутри нас

Фото: DALL-E

Исследователи из Университета Базеля совершили значительный прорыв в понимании того, как бактерии формируются и функционируют в сообществах. Используя новый метод, они успешно отслеживают экспрессию генов и поведение отдельных бактериальных клеток во времени и пространстве. Это позволило по-новому взглянуть на динамику кооперации в этих сообществах, пишет ScienceDaily.

Бактерии часто существуют в своеобразных общественных структурах, таких как микробиомы кишечника или биопленки, например, зубной налет. Такие сообщества обладают многочисленными преимуществами, включая повышенную жизнестойкость и эффективность использования ресурсов. Исследование, проведенное под руководством профессора Кнута Дрешера, посвящено развитию бактериальных роевых сообществ.

Группа исследователей использовала Bacillus subtilis, распространенную бактерию, которая также встречается в кишечнике человека, для изучения того, как бактерии в сообществах взаимодействуют и поддерживают друг друга на протяжении нескольких поколений. Они обнаружили, что предыдущие поколения бактерий оставляют после себя метаболиты, которые используются последующими поколениями. В результате такого взаимодействия внутри роя образуются различные субпопуляции, каждая из которых играет свою роль в производстве и потреблении метаболитов.

В исследовании сочетались передовая микроскопия, анализ генов и метаболитов, а также роботизированный отбор проб. Такой подход позволил исследователям наблюдать и классифицировать бактерии по трем различным зонам роя: передней, промежуточной и центральной. Каждая зона обладает уникальными характеристиками и поведением, причем бактерии на краях более подвижны, а в центре образуют неподвижные, нитевидные структуры в трехмерной биопленке.

Ученые пояснили, что на вариации поведения и внешнего вида бактерий в этих регионах влияют такие факторы, как пространство и доступность ресурсов. Такое пространственное распределение необходимо как для расширения бактериального сообщества, так и для его защиты внутри биопленки.

Данное исследование демонстрирует сложную динамику и кооперативные взаимодействия в бактериальных сообществах. Оно подчеркивает важность пространственных и временных факторов в развитии и устойчивости этих сообществ. Инновационная методика исследовательской группы позволила получить беспрецедентные пространственно-временные данные о многоклеточном процессе, что стало важной вехой в изучении микробных сообществ.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform