Public Release: 

細菌集団は共通の利益のために資源を共有している

American Association for the Advancement of Science

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IMAGE: Image of two <i>Bacillus subtilis</i> 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... view more

Credit: Jintao Liu, Suel lab, University of California, San Diego

隣り合う細菌集団はコミュニケーションを取り合えるだけでなく、限られた資源を最適に共有するためにそれぞれの行動を調整できることが新しい研究によって判明した。ひとつの集団内の細菌は電気的細胞間シグナル伝達のような様々なメカニズムを通してコミュニケーションを取ることができるが、このコミュニケーションが離れた集団にまで及ぶかどうかは分かっていなかった。Jintao Liuらは今回、グルタミン酸不足に反応して共同的に増殖率を変動させている枯草菌(Bacillus subtilis)集団バイオフィルムを調査した。チャンバーを用意し、そこで2つの微生物群を2ミリ離して培養したところ、2つの集団の増殖率の変動が同期するようになったことが判明した。Liuらは数理モデルを使ってその2つの集団のコミュニケーションと競合を解析し、グルタミン酸濃度が下がると微生物群は互いに反対の変動を起こすだろうと推測した。資源が減少するとどちらのバイオフィルムの増殖も抑制される。1つの集団がもう1つの集団より先に増殖を抑制することになり、結果として変動は同期しない。一方グルタミン酸濃度が上がると増殖とコミュニケーションが促進され、そこで変動が同期する。こういう仮説である。Liuらはこれらの結果を実験的に確認した。ここで注目すべきことに、低グルタミン酸濃度で増殖する2つのバイオフィルムの方が高グルタミン酸濃度で増殖する2つのバイオフィルムよりも平均増殖速度が速かった。Liuらは変異でシグナル伝達を阻害されている細菌を分析し、変動を同期させるにはグルタミン酸濃度を上げる必要があることを発見した。また(自分のグルタミン酸を処理できないなど)非競合的な突然変異株が対照群のバイオフィルムで見られたような同期に達するにもグルタミン酸濃度を上げる必要があった。これらの結果は細菌集団間のコミュニケーションと協力が増殖を促す仕組みを強調している。

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