image: Image of two Bacillus subtilis biofilms grown in the same microfluidic chamber. Cyan indicates fluorescence from the membrane potential dye Thioflavin T. This material relates to a paper that appeared in the April 7, 2017, issue of Science, published by AAAS. The paper, by J. Liu at University of California, San Diego in San Diego, Calif., and colleagues was titled, "Coupling between distant biofilms and emergence of nutrient time-sharing." view more
Credit: Jintao Liu, Suel lab, University of California, San Diego
新的研究披露，毗邻的菌群不仅能相互沟通，而且还能协调各自的活动以优化其对有限资源的共享。在某个菌群内的细菌可通过不同机制进行沟通，如在细胞与细胞间发送电信号等，但仍不清楚的是，这种沟通方式是否还能扩展至远处的菌群。在这里，Jintao Liu和同事对生物膜上的枯草杆菌菌群进行了研究，这些菌群在因应剥夺谷氨酸时出现了生长速率的集体波动。他们在一个腔室中设立了两个相距2毫米的菌群；结果发现，这两个菌群的生长出现了同步性波动。应用数学模型来分析两个菌群间的沟通与竞争，作者预测，在谷氨酸浓度较低时，这些细菌会有对抗性波动。做出这一预测的想法是，资源减少会致使两个生物膜菌群的生长停止，其中一个菌群会比另一个提前停止生长，从而导致波动去同步化。相反，谷氨酸浓度增加会促使菌群生长和沟通增加，因此令波动同步化。该研究团队的实验证实了这些结果；值得注意的是，生长于较低谷氨酸浓度中的2个生物膜菌群会比生长于较高谷氨酸浓度中的两个生物膜菌群的平均生长速度更快。研究人员还分析了这些细菌的突变形式（它们相互之间的信号沟通受到阻碍），结果发现，突变后的细菌需要有更高浓度的谷氨酸才能实现波动同步化。同样地，那些竞争性较差的突变菌株（即无法自身加工谷氨酸的突变株）也需要有更高的谷氨酸浓度才能实现在对照菌群中所见的同样的同步化波动。这些结果凸显了菌群间是如何进行沟通与合作来促使其生长的。
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