一项新的研究发现,口腔细菌在我们口腔中的生存方式与我们人类在城市中的定居方式没有什么不同。
据说细菌生活在“菌落”中是有原因的,我们对这些微小的建筑师如何构建它们的群落了解得越多,我们对它们的行为就越熟悉。
一项针对多个个体定居者如何发展成小殖民地的新研究发现,增长模式和动态反映了我们自己的城市倾向。
“我们采取这种‘卫星水平’的观点,跟踪分布在表面上的数百种细菌从最初的定植到生物膜的形成,”说Hyun Koo,来自宾夕法尼亚大学。
“值得注意的是,我们看到它们增长的空间和结构特征与我们在城市化中看到的相似。”
就像在自然界中一样,口腔中的细菌生活在称为生物膜的复杂结构中。实际上,99.9%的原核生物他们与数百万其他邻居挤在一起生活在这些定居点之一。
生物膜无处不在,但如果它们在您的牙齿上,我们将其称为牙菌斑。这种致密且粘稠的沉积物很难去除,从而保护常驻微生物免受环境侵害,例如牙膏、牙线甚至抗生素。
当几个单独的定居者发展成小群体时,它就会形成,但具体是如何发生的仍然没有得到充分探索。
使用口腔细菌变形链球菌研究人员表明,无论表面类型如何,微生物细胞都会随机沉降。然而,只有一小部分殖民者真正开始聚集、扩张他们的范围“通过将邻近的细菌合并成密集的小菌落。”
“我们认为大多数单个细菌最终都会生长,”说咕。 “但实际数量不到 40%,其余的要么死亡,要么被其他小菌落的生长吞没。”
一旦集群出现,就会发生一些非常奇怪的事情:它们开始相互影响,生长并组织成人口稠密的“进一步扩大和合并的微米级微菌落“形成生物膜上层结构。
这种合作很有趣,因为以前的研究已经报道了其他物种中的细菌竞争,尤其是在营养匮乏的情况下。
在这种情况下,营养物质仅影响菌落的实际形成。此后,“各个小菌落(远处或附近)继续不受干扰地生长,直到彼此合并,并且合并后的结构的行为和生长就像一个新的协调社区一样,”研究人员写道。
只有当更多的敌对外来物种被引入时,才会影响到这个看似和平的单位,小菌落的生长速度就会降低。
“这些群落(微群落)可以以协作的方式相互扩展和合并,而相邻群落之间不会产生竞争,”作者得出结论。
(保拉等人,《自然通讯》,2020)
这种增长类型表明了“微生物之间的群居行为”,它看起来类似于人类城市化,其中一些定居者保持静止,而另一些定居者则发展成村庄,进一步扩展到人口稠密的小群体或城市,然后合并成微生物大城市。
当然,这种细菌城市化的想法是有局限性的。作者并不是说微生物建造交通标志、道路和供应线,但总体思路是相同的,它不仅可以帮助我们更好地应对感染,还可能帮助我们更可持续地建设。
“这是一个有用的类比,但应该持保留态度,”Koo说。 “我们并不是说这些细菌是拟人化的。但从生物膜生长的角度来看,我们可以对它们的生长方式进行多尺度、多维的了解,这是我们以前从未见过的。”
该研究发表于自然通讯。