Gebogene bakteriellen hilft bei der Untersuchung der Entwicklung von Bakterien

Zeichnen von seinem technischen Hintergrund hatte der Princeton University Forscher Alexandre Persat eine Ahnung , warum das Bakterium Caulobacter crescentus gekrümmt - eine Ahnung , das könnte jetzt zu einer neuen Art der Untersuchung der Entwicklung von Bakterien führen , so eine Studie in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht .

Häufig in Labors verwendet werden, um die Zellteilung zu studieren , natürlich C. crescentus auf einem bananenähnliche Kurve zu nehmen, aber sie können auch eine Mutation in dem sie wachsen vollkommen gerade zu sein, unterzogen werden. Das Problem war, daß in einem Labor zeigte sich keine funktionelle Unterschied zwischen den beiden Formen. So eine Frage unter den Biologen war , warum sollte die Natur die Mühe machen?

Dann Persat , der als Postdoc in der Gruppe von Professor für Molekularbiologie Zemer Gitai ist , in Betracht gezogen , dass die Bakterien leben in großen Gruppen auf Oberflächen in Seen, Teichen und Bächen angebracht . Das bedeutet, dass ihre Krümmung könnte eine Anpassung , die C crescentus auf eine bessere Entwicklung in den Wasserströmungen die Organismen Erfahrung in der Natur ermöglicht werden .

In dem neuen Papier , Erstautor Persat , korrespondierender Autor Gitai und Howard Stein, Princeton Donald R. Dixon '69 und Elizabeth W. Dixon Professor für Maschinenbau und Aerospace Engineering , berichten, dass Krümmung kann mehr als nur helfen C. crescentus behaupten sich in bewegenden Flüssigkeit . Die Forscher überwachten C. crescentus Wachstum auf Oberflächen im Vor- und festgestellt, dass die Bakterien die Bogen Anatomie ist entscheidend für die blühende als Gruppe.


Princeton University Forscher fanden heraus, dass die bananenähnlichen Kurve der Bakterien Caulobacter crescentus liefert Stabilität und trägt diese als Gruppe im bewegten Wasser, das sie in der Natur erleben gedeihen. Die Ergebnisse legen nahe, eine neue Art der Untersuchung der Entwicklung von Bakterien, die mit naturalistischen Einstellungen betont . Die Abbildung zeigt, wie C. crescentus teilt asymmetrisch in eine " gestielt " Mutterzelle , die ein Bakterium Hause Oberfläche verankert , und einen oberen Teil, der ungebunden einen neuen , jugendlichen Zelle als bekannt bildet " swarmer . " Swarmer Zellen später stolzierte Zellen verwandeln und legte sich Wurzeln in der Nähe. Sie wiederholen den Lebenszyklus mit eigenen swarmer Zelle und die Bakterienkolonie wächst . Die Princeton -Forscher fanden heraus, dass in bewegtem Wasser , Krümmungspunkteder swarmer Zelle in Richtung der Oberfläche , auf die es braucht, um zu befestigen. Dies stellt sicher, dass die Bakterien die nächste Generation nicht zu weit von seinem Vorfahren verirren.
Bildnachweis: ( Bild von Laura Ancona)

"Es dauerte nicht lange dauern, um herauszufinden, wie die Vorteile der Krümmung brachte fließen ", sagte Persat . " Die offensichtliche Sache zu mir als jemand mit einem Fluid - Dynamik Hintergrund war, dass diese Form etwas mit Flüssigkeitsströmung zu tun hatte. "

Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, die Bakterien in einer naturalistischen Einstellung zu studieren , sagte Gitai , dessen Gruppe konzentriert sich auf bakterielle Formen sind genetisch festgelegt . Während eine Petrischale reicht in der Regel für diese Linie der Studie kann die Funktionalität der bakteriellen Gene und Anatomie schwer in den meisten Labor -Einstellungen sein, sagte er . Zum Beispiel sagte er, 80 Prozent der Gene in C. crescentus scheinbar Einweg - aber sie könnten nicht in der Natur.

" Wir sehen jetzt, kann es Vorteile für die bakterielle Formen, die nur in einem Umfeld, das Wachstum in der Nähe der Bakterien natürlichen Umwelt ist zu sehen sind ", sagte Gitai .

"Für C. crescentus , Ökologie erzählte uns gibt es ein Vorteil sein, gekrümmt , aber nichts, was wir bisher im Labor taten konnte erkennen , was das war ", sagte er . "Wir müssen nicht nur von der chemischen Umgebung der Bakterien zu denken - wir müssen auch der physischen Umwelt denken, ich denke, dieses Forschungs das Öffnen einer ganz neuen Achse des Studiums Bakterien. . "

Während die meisten Bakterien wachsen und teilen sich wie zwei identische " Tochterzellen" , teilt C crescentus asymmetrisch . A " gestielt " Mutterzelle Anker eines Bakteriums Hause Oberfläche , während der obere Teil unbefestigt einen neuen , jugendlichen Version des gestielten Zelle als " swarmer " Zelle bekannt bildet . Die swarmer Zellen später stolzierte Zellen verwandeln dann schließlich zu lösen , bevor zur Festlegung Wurzeln in der Nähe. Sie wiederholen den Lebenszyklus mit eigenen swarmer Zelle und die Bakterienkolonie wächst .

Die Princeton -Forscher fanden heraus, dass in bewegtem Wasser , Krümmungspunkteder swarmer Zelle in Richtung der Oberfläche , auf die es braucht, um zu befestigen. Dies stellt sicher, dass die Bakterien die nächste Generation nicht zu weit von seinem Vorfahren verirren , aber auch von den Nährstoffen, die Zellteilung an erster Stelle dazu aufgefordert werden , sagte Gitai . Auf der anderen Seite werden die oberen Zellen der gerade Bakterien - sind eher zu weit weg , als sie in der Nähe von zu Hause zu bleiben durchgeführt werden - die vergleichsweise höher über dem Boden liegen .

Aber der Vorteil der Krümmung nur so weit geht . Die Forscher fanden heraus , dass , wenn der Wasserstromwar zu stark , sowohl gebogenen und geraden Bakterien wurden flach gegen die Oberfläche gedrückt , wodurch die gekrümmte Zellen Kolonisierung Vorteil .

Diese Erkenntnisse stellen einige interessante Grenzen auf , was über C. crescentus bekannt , beginnend mit den Obergrenzen des aktuellen , in denen der Organismus wachsen kann , sagte Gitai . Er und Persat auch planen, zu verfolgen , ob die Bakterien in der Lage zu begradigen und Guss Nachkommen abwärts , wenn der Heimatkolonie steht vor einem Rückgang der verfügbaren Nährstoffe .

Zur gleichen Zeit , zu verstehen, warum C crescentus erhielt seinen Kurve hilft , herauszufinden, die Entwicklung der anderen Bakterien , sagte er. Nahe Verwandte der Bakterien zum Beispiel sind nicht gebogen - könnte es etwas mit der Schwere ihrer natürlichen Umgebung zu tun , wie der mächtige Turbulenzen eines Ozeans ? Schädliche Bakterien wie Vibrio cholerae Stämme von denen Ursache Cholera Gekrümmt sind , obwohl der Grund dafür unklar ist. Es ist möglich, diese Form könnte den Organismus Umwelt in einer Weise, die helfen, behandeln die von ihm infiziert könnten verwandt sein , sagte Gitai .

Was auch immer der Grund für eine bestimmte Bakterien Form, zeigt die Forschung, dass Princeton Erforschung des Einflusses von ihrem natürlichen Lebensraum könnte sich lohnen , sagte Gitai .

" Es war klar, mit C. crescentus , die wir brauchten, um etwas anderes zu versuchen ", sagte Gitai . "Die Menschen haben nicht wirklich von Flow als wichtige Triebkraft für die Entwicklung dieser Bakterien zu denken. Das ist wirklich eine neue Idee. "