Zbiorowy ruch bakterii
„Wzrost rozpełzły” to najszybszy sposób na kolonizację powierzchni przez poruszające się bakterie. W ramach projektu 3D SWARMING (Complex dynamics of swarming bacteria in three dimensions) uzyskano nowe, innowacyjne informacje na temat kilku aspektów wzrostu rozpełzłego bakterii. Naukowcy zbadali zbiorowy ruch bakterii Gram-ujemnych Serratia marcescens, które tworzyły gęstą kulturę komórek sferycznych. Stwierdzono, że bakterie migrują do górnej powierzchni kropli umieszczonej na szklanym szkiełku. Bakterie te poruszały się, tworząc współzależne wiry i strumienie przez kilka sekund. To pokazuje, że siły steryczne nie są konieczne do generowania zbiorowego ruchu cząstek poruszających się samoczynnie. Zespół zbadał dynamikę bakterii Bacillus subtilis w kształcie pręcików na płytkach agarowych. Po zastosowaniu antybiotyków na niektórych płytkach w celu określenia reakcji roju bakterii na stres, bakterie poruszały się inaczej niż w przypadku innego rodzaju stresu, na przykład głodu, suchości i niedoboru tlenu. Za pomocą modelu matematycznego ujawniono, że rój składa się z dwóch populacji – komórek nienaruszonych i komórek o nieprawidłowej ruchliwości wywołanej przez antybiotyk – kanamycynę. Interakcje między obiema populacjami wyjaśniły różnicę w sposobie poruszania się. Ponadto naukowcy przeanalizowali trajektorie oznakowanych fluorescencyjnymi molekułami pojedynczych bakterii, gdy były one popychane przez sąsiadujące bakterie w roju. Stwierdzono, że komórki wykonują superdyfuzję zgodną ze zjawiskiem zwanym błądzeniem Lévy'ego – mieszaniną długich, prostych trajektorii i krótkich, przypadkowych ruchów. To sugeruje, że ta strategia mogła rozwinąć się znacznie wcześniej niż poprzednio sądzono. Badanie dwóch różnych gatunków bakterii w kształcie pręcików (B. subtilis i S. marcescens) pomogło w określeniu niezależności ruchu pojedynczej komórki osadzonej w roju – czy poruszała się zgodnie z ogólnym kierunkiem ruchu (przepływu), czy była w stanie „decydować” i poruszać się samodzielnie. Wyniki wykazały, że bakterie poruszają się prawie w każdym kierunku i nie są dostosowane do kierunku przepływu. Jednakże nieruchome komórki osadzone w aktywnym roju służyły jako znaczniki i poruszały się zgodnie z przepływem. Dzięki projektowi 3D SWARMING zademonstrowano, w jaki sposób ruchome komórki mogą wykonywać manewry, aby zwiększyć i przyspieszyć rozprzestrzenianie się.
Słowa kluczowe
Bakteria, wzrost rozpełzły, 3D SWARMING, superdyfuzja, błądzenie Lévy'ego
