Bakteri kültürlerinde bulunan şaşırtıcı güzellik

Mikrobiyal topluluklar, topraktan nehirlere ve insan bağırsağına kadar Dünya üzerindeki her ekosistemde yaşar. Tek tür mikrobiyal kültürler genellikle laboratuvarlarda kullanılırken, gerçek dünyada birçok farklı mikrobiyal tür aynı alanda yaşar. NSF tarafından finanse edilen araştırmacıları Kaliforniya Üniversitesi, San Diego bazı mikroplar eşleştiğinde çarpıcı çiçek desenlerinin ortaya çıktığını keşfettiler. Modelleri anlamak, biyofilmleri incelemek için önemli etkilere sahip olabilir.

yılında yayınlanan bir makalede eYaşamaraştırmacılar, hareketli olmayan E. coli’nin hareketli ile bir araya getirildiğinde A. baylyi, E. coli genişleyen A. baylyi kolonisinin önünde “dalga yakala”. Motilite, bir organizmanın bağımsız hareket etme yeteneğidir.

Ne zaman E. coli ve A. baylyi birbirine karıştırılır, her iki suş gelişir ve hareketsiz olarak yayılır E. coli son derece mobil bir sürüşe otostop A. baylyi. Daha sonra kolonide 24 saatlik bir süre içinde karmaşık çiçek benzeri desenler ortaya çıkar.

Çiçek desenlerinin nasıl oluştuğunu ortaya çıkarmak için araştırmacılar, iki suşun farklı fiziksel özelliklerini dikkate alan matematiksel modeller geliştirdiler.

Daha az olduğu alanlarda ortaya çıktı E. coli birikim, ayrıca daha az sürtünme vardır ve sınırların daha hızlı dışarı çıkmasına izin verir. Daha fazla olduğu alanlarda E. coli birikim ve daha fazla sürtüşme, sınırlar yerinde durur. Çiçeğin “taç yapraklarını” yaratan da budur.

Daha ileri analizler, hareketli bakteriler daha yüksek bir büyüme hızına veya etkili yüzey sürtünmesine sahip olan hareketli olmayan bir suşla karıştırıldığında bu tür bir model oluştuğunu ve bunun da biyofilmlerin incelenmesinde önemli etkileri olabileceğini öne sürüyor.

Biyofilmler, birbirine ve yüzeylere yapışarak parçalanması zor güçlü matrisler oluşturan bakteri ve mantarlar da dahil olmak üzere mikroorganizma topluluklarıdır. Yaygın örnekler arasında diş plağı ve “gölet pisliği” bulunur. Ayrıca kalp pilleri ve kateterler gibi tıbbi cihazlarda da büyürler. Hareketsiz bakterilerin hareketli bakterilere nasıl “yapıştığını” öğrenmek, biyofilmlerin nasıl oluştuğu ve nasıl ortadan kaldırılabileceği konusunda fikir verebilir.

NSF’nin Fizik Bölümü’nde program direktörü olan Krastan Blagoev, “Bakteriler ve bunların ortaya çıkan yapıları gibi biyolojik varlıklardaki etkileşimleri incelemek, karmaşık sistemlerde model oluşumunu anlamak için önemlidir” diyor. “NSF bu tür araştırmaları desteklemektedir çünkü bu doğal yapılar kaynak yönetiminde verimlidir ve daha verimli altyapı oluşturmamıza yardımcı olabilir.”