细胞:揭示简单的细菌群落可以组装成复杂的结构模式

来源：原创网站2022-01-09 11:52

在一项新的研究中，苏埃尔团队与美国斯坦福大学和西班牙庞培法布拉大学的研究人员一起，发现了生物膜的一个特征，揭示了这些细菌群落比以前想象的要先进得多。他们发现生物膜细胞被组织成设计良好的模式，这一特征以前只与高等生物如植物和动物有关。

2022年1月9日/Bion/-在过去的几年里，加州大学圣地亚哥分校的生物学家居罗尔苏埃尔和他的研究团队发现了一起生活的生物膜形成细菌群落的一系列显著特征。生物膜在现实世界中非常常见，它存在于下水道、厨房柜台甚至我们牙齿的表面。先前的一项研究表明，这些生物膜使用复杂的系统相互交流，而另一项研究证明生物膜具有很强的记忆能力。

现在，在一项新的研究中，苏埃尔团队与美国斯坦福大学和西班牙庞培法布拉大学的研究人员一起，发现了生物膜的一个新特征，揭示了这些社区比以前想象的要先进得多。他们发现生物膜细胞被组织成设计良好的模式，这一特征以前只与高等生物如植物和动物有关。这些发现是他们八年研究的结果。相关研究成果发表在2022年1月6日的《细胞》杂志上，标题为“细菌生物膜中细胞分化的分段时钟模式”。

苏尔说，“我们看到生物膜比我们想象的要复杂得多。从生物学的角度来看，我们的结果表明，发育过程中细胞模式的概念比以前认为的要古老得多。显然，细胞在空间和时间上进行自我分割的能力不仅是随着植物和脊椎动物的出现而出现的，而且可能追溯到十多亿年前。”

图片来自cell，2022，doi :10.1016/j . cell . 2021 . 12 . 001

生物膜群落由不同类型的细菌细胞组成。科学家从未想过这些不同的细菌细胞可以被组织成规则而复杂的模式。在这项新的研究中，这些作者开发了实验和数学模型来揭示“时钟和波形”机制的基础，这种机制以前只在从植物到果蝇再到人类的高度进化的生物中看到。随着生物膜的扩张和营养物质的消耗，营养物质耗竭的“浪潮”在群落中的细胞间运动，每个细胞内的分子钟在特定的时间和位置被冻结，从而形成由不同细胞类型的重复区域组成的复杂复合模式。

这些作者所取得的突破是能够确定生物膜在生物膜群落中产生基因表达模式同心环的能力的回路。然后，他们能够做出模型预测，表明生物膜可以固有地产生许多区域。在这篇论文中，他们指出，“我们的发现表明生物膜采用了一种发展模式机制，这种机制迄今为止被认为是脊椎动物和植物系统所独有的。”

这项研究的发现对许多研究领域都有启示。因为生物膜在我们的生活中无处不在，所以它们在医学、食品工业甚至军事上的应用非常有趣。生物膜作为一种能够测试简单细胞系统如何组织成复杂模式的系统，可用于研究脊椎动物发育生物学中时钟和波形机制的特定方面。

苏埃尔说，“我们可以看到细菌群落不仅仅是一团细胞。拥有细菌系统使我们能够提供一些在脊椎动物和植物系统中很难获得的答案，因为它提供了一个在实验中更容易获得的系统，可以为开发领域提供新的见解。”(100yiyao.com 100医疗网)

参考文献：

周光涛等。Cell，2022，doi :10 . 1016/j . cell . 2021 . 12 . 001。

版权声明

本网站标注“来源：百医网”或“来源：bioon”的文字、图片、音视频资料均属于百医网网站版权所有。未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将承担责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：百医网”。其他来源的文章均为转载。本网站所有转载都是为了传递更多信息。转载不代表本网站的立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户在随时阅读、评论、分享百医网APP。请扫描二维码下载-