在Bacillus subtilis生物膜中的剥削压力决定了多态细胞的空间分布

科学领域:

• 微生物学 微生物学
• 细菌生理学 细菌生理学
• 生物膜形成的形成

背景情况:

• 细菌形成生物膜,复杂的社区与不同的生理微环境.
• 形 (可变的细胞形状) 允许细菌适应生态变化.
• 生物膜被认为是基本的细菌,适应性至关重要.

研究的目的:

• 为了研究Bacillus subtilis生物膜中的细胞大小变异 (多形变异).
• 为了确定 pleomorphism 是否受到生物膜内的微环境的影响.
• 提出一种生物膜形成的模型,涉及多态细胞.

主要方法:

• 分析了Bacillus subtilis生物膜在不同区域的细胞大小分布.
• 比较细胞形态和浮游生物与生物膜细胞的几何比率.
• 测量生物膜内的营养扩散和细胞活力.
• 评估整个生物膜结构的pH梯度.

主要成果:

• 在生物膜中观察到显著的细胞大小异质性,外部区域的细胞较长,内部区域的细胞较短.
• 与浮游生物细胞相比,生物膜中的细菌表现出较小的几何比率,特别是在内部区域.
• 营养物质扩散均,内部细胞保持高活力 (>73%).
• 内部和中间的生物膜区域比外部区域更酸性.

结论:

• 在低pH值下,独立于生长速度的细胞大小减少表明生物膜内的pH驱动的表型切换.
• 从中性 (外部) 到酸性 (内部) 的pH梯度驱动Bacillus subtilis生物膜中的多态性.
• 这种多形态可能允许专门的细胞在生物膜内的不同的微利基中壮成长,从而有助于生物膜的形成.