新しい研究によると、口腔細菌コロニーの挙動は、私たち人間が都市に定住する方法とそれほど変わらないことが示されています。
バクテリアが「コロニー」に住むのには理由があり、これらの小さな建築家がどのようにコミュニティを構築するかについて学ぶほど、彼らの行動は私たちによく知られているように見えます。
複数の個々の入植者がどのように微小コロニーに変わるかを調べる新しい研究は、私たち自身の都市の傾向を反映するパターンと成長パターンを明らかにしました。
「最初のコロニー形成からバイオフィルム形成まで、何百ものバクテリアが表面全体に広がるのを見ました」とペンシルベニア大学のヒョン・クーは言います。
「そして、彼らの成長の空間的および構造的特徴は、都市化で見られるものと類似していることがわかります。」
自然界と同様に、口の中のバクテリアはバイオフィルムとして知られる複雑な構造に住んでいます。 実際、プロカリオットの99.9％は、これらの集落の1つで他の何百万もの隣人と暮らしています。
バイオフィルムはいたるところにありますが、歯に付いている場合はプラークと呼びます。 この緻密で粘着性のある堆積物では、バクテリアは練り歯磨き、歯科用フロス、さらには抗生物質などの環境の影響から保護されています。
いくつかの個々の入植者が微小コロニーに変わるときにそれは蓄積しますが、これがどのように正確に起こるかは未踏のままです。
ature Communications、2020
口腔細菌Streptococcusmutansを使用して、研究者は微生物細胞がランダムに、表面の種類に関係なく沈着することを示しました。 ただし、実際にはコロニー形成者のごく一部のみがクラスター化し始め、「隣接する細菌を密集した微小コロニーに結合することによって」その規模を拡大します。
「私たちはほとんどの個々のバクテリアが成長すると思っていました」とKuは言います。 「しかし、実際の数は40％未満であり、残りは消滅するか、他のマイクロコロニーの成長に吸収されます。」
クラスターが発生するとすぐに、本当に奇妙なことが起こります。クラスターは互いに相互作用し始め、成長して密集したミクロンスケールのマイクロコロニーに結合し、さらに拡大して融合し、バイオフィルムの上部構造を形成します。
以前の研究では、特に栄養不足が存在する場合、他の種での細菌の競合が報告されているため、このコラボレーションは興味深いものです。
この場合、栄養素は実際のコロニー形成にのみ影響を及ぼしました。 その後、「個々の微小コロニー(遠くまたは近接)は、互いに融合するまで途切れることなく成長し続け、結合された構造は、単一の新しい調和したコミュニティとして振る舞い、成長した」と研究者らは書いている。
この一見平和なユニットが影響を受け、微小コロニーの成長が遅くなったのは、より拮抗的な外来種が導入されたときだけでした。
「これらのコミュニティ(マイクロコロニー)は、隣接するコミュニティ間の競争なしに、協力の精神で互いに拡大し、融合することができます」と著者は結論付けています。
これは「微生物間の共同行動」を示す成長の一種であり、人間の都市化に似ています。一部の入植者は静止したままで、他の入植者は村に変わり、さらに人口密度の高い微小コロニーや都市に拡大し、その後大都市に統合されます。 .
「これは便利なアナロジーです」とKu氏は言います。 「バクテリアが人型であると言っているのではありません。 しかし、このバイオフィルムの成長の見通しは、私たちがこれまでに見たことのない、それらがどのように成長するかについてのマルチスケール、多次元の図を私たちに与えます。
この研究はNatureCommunicationsに掲載されました。
出典：写真：CDC / Public Health Image Library
