Социальная подвижность

Социальная подвижность описывает подвижное движение групп клеток, которые общаются друг с другом, чтобы координировать движение на основе внешних стимулов. Существует множество разновидностей каждого королевства, которые выражают социальную подвижность, которая обеспечивает уникальные эволюционные преимущества, которыми не обладают другие виды. Это сделало их смертоносными убийцами, такими как африканский трипаносомоз , ^{[ 1 ]} или Myxobacteria . ^{[ 2 ]} Эти эволюционные преимущества доказали, что увеличивают выживаемость среди социально подвижных бактерий, будь то способность уклоняться от хищников ^{[ 3 ]} или общение внутри роя, чтобы сформировать споры для долгосрочной спячки во время низких питательных веществ или токсичных сред. ^{[ 4 ]}

Измерение бактериальной подвижности

Анализы подвижности могут быть использованы для количественного измерения макроскопической подвижности образца. Чтобы провести анализ подвижности, полусмолидный агар инокулирован небольшим количеством жидкой суспензии, содержащей интересный образец. Со временем бактерии, не являющиеся мотильными, останутся рядом с начальным местом инокуляции, в то время как подвижные бактерии будут распространяться вдоль среды, образуя видимое размытие. Радиус площади подвижности может быть измерен и сравниваться между образцами, в то время как пространственные закономерности и распространение видимой области подвижности могут быть изменены путем добавления низких концентраций известного хемоаттрактанта или хеморепеллента в среду. ^{[ 5 ]} Подвижность вида также может быть измерена микроскопически, давая большее понимание движения отдельных клеток. Колонии могут быть исследованы под микроскопом с помощью тонкого слоя затвердевших питательных сред и стеклянного покровного стекла для создания интерфейса, при котором может произойти расширение активной колонии. ^{[ 6 ]} Это позволяет визуализации отдельных клеток и идентификации различных форм бактериальной подвижности, присутствующей в колонии.

Коммуникация

Бактериальные клетки способны общаться друг с другом с помощью химических посланников. Эти химические посланники передаются из одной клетки к следующим к контрольным факторам, таким как вирулентность, рост и условия питательных веществ и т. Д. Как впервые обнаружены в растениях, диффузные факторы сигнала (DSF) были обнаружены в бактериях, таких как Burkholderia cenopecpacia и Pseudomonas aeruginosa . ^{[ 7 ]} Когда отдельные клетки стимулируются DSF, это заставляет их высвобождать свой собственный DSF для дальнейшего распространения сигнала, а также генерировать ответ на DSF, часто рассматриваемый как рост, движение или споруляция в неблагоприятных условиях роста. С помощью этих химических посланников роя бактерий способны увеличить скорость выживаемости по сравнению с одноклеточными бактериями самостоятельно.

Преимущества

Хищничество

Путешествие в группах, часто называемых рой, полезно для организма. Например, когда Myxobacteria роя и питается добычей, все отдельные клетки выделяют гидролитические ферменты. Это изобилие метаболических ферментов позволяет рой легко разлагать и поглотить добычу. ^{[ 2 ]} Взаимодействие между отдельными видами организмов в данной среде очень распространено. Производство токсинов, обычно в форме антител, позволяет клеткам отражать от нарушения других организмов на их нишу. Подобно комбинированному высвобождению деградирующих ферментов, антитела позволяют колонии бактерий бороться с окружающими организмами в той же среде обитания.

Выживание

Увеличение выживаемости наблюдается у подвижных бактерий. Это может быть связано с такими факторами, как хемотаксис , способность бактерий чувствовать и мигрировать в сторону питательных веществ. Механизм хемотаксиса может быть амплифицирован социальной подвижностью, чтобы предупредить все клетки в кластере бактерий для движения к питательным веществам. То же самое относится и к каким -либо токсичным веществам и избеганию этой токсичной среды с помощью подвижных бактерий.

Фототаксис является аналогичным внутриклеточным процессом хемотаксиса и включает направленное движение организмов в ответ на свет. Прокариоты не могут ощутить точное направление света, но все еще имеют эволюционирующие механизмы, чтобы ощущать и реагировать на градиент световой интенсивности. Некоторые галофильные архебактерии, такие как Halobacterium salinarum , используют сенсорные родопсины в качестве рецепторов для света и могут помочь направить бактериальные пливы в областях с крутыми градиентами света. ^{[ 8 ]} Этот процесс также присутствует в эукариотических организмах, таких как зеленые водоросли Chlamydomonas inerhardtii , которые используют фототаксис для движения к свету, чтобы увеличить фотосинтез или вдали от областей яркого света, чтобы избежать повреждения молекулярных процессов, связанных с фотосинтезом. ^{[ 9 ]}

Размножение

Некоторые организмы используют социальную подвижность как способ воспроизведения. слизи Одним из таких организмов является дикостелийный дискостий , который образует подвижный «слизняк» посредством агрегации многих отдельных амебы. Этот процесс начинается с одной амебы, высвобождающей циклический сигнал AMP (CAMP) в периоды стресса, что приводит к тому, что соседние амебы переходят к этой более высокой концентрации цАМФ посредством хемотаксиса и высвобождают свои собственные сигналы лагеря. Амебы в конечном итоге объединяются в один «слизняк», который реагирует на влагу и градиенты света, поскольку он ищет хорошее место, чтобы сформировать репродуктивный стебель и производить споры. ^{[ 10 ]}

Примеры

Роясь

Роятная подвижность - это скоординированное движение бактерий вдоль твердой/полусолидной поверхности. Роящая подвижность обычно может наблюдаться в лабораторных условиях, в зависимости от условий концентрации питательных веществ в среде и вязкости поверхности среда. Более подробную информацию о роя подвижности можно найти здесь. ^{[ 11 ]}

Скольжение

Пример социальной подвижности Myxococcus xanthus .

Механизмы, которые приводят к скользящей подвижности, до сих пор неизвестны. Однако, несмотря на отсутствие жгутиков , пили и фимбрий , бактерии, такие как Myxococcus xanthus , способны перемещаться по поверхностям в скользящем движении. Тесные исследования Myxococcus xanthus предложили представления о том, как бактерии способны перемещаться по поверхностям. ^{[ 12 ]} Комплексы внутреннего мембранного белка, такие как AGMU, продвигают организм вперед, поскольку эти белковые комплексы функционируют сходными с комплексом жгутовства других подвижных организмов. Эти белковые комплексы, прикрепленные к протонной мотивной силе, вращаются внутри мембраны, позволяя клеткам скользить по поверхностям.

Дергается

Построенный для использования многими в бактериальном мире, подергивание подвижности является важным инструментом, который бактерии используют для перемещения на влажных поверхностях. Подергивание подвижности использует Pili типа IV , который простирается, вытекает на поверхность, а затем тянет бактерии вперед. Это обеспечивает более быстрый рост в биопленках и плодоносящих телах. Pili типа IV управляется более чем сорока генов, которые регулируют этот тип подвижности. ^{[ 13 ]} Myxococcus xanthus способность использовать скользящую подвижность для движения очень похожа на Pseudomonas aeruginosa . подвижность ^[1] Pseudomonas aeruginosa является очень подвижным видом бактерий, но у него есть некоторые недостатки, в одном эксперименте команда исследователей обнаружила, что, если они оказывают давление на колонии, которые проявляют самую быструю подвижность, она привела к снижению производства биопленки, но резко повышенной скорости подвижности. Затем они сравнили свой самый быстрый штамм с видами дикого типа, чтобы увидеть, есть ли необходимость в более высоких показателях подвижности в окружающей среде, но ни один не приблизился. Общая увеличение скорости не увеличила вероятность выживания в долгосрочной перспективе. ^{[ 14 ]}

Ссылки

^ Оберхольцер, Майкл; Лопес, Мигель А.; McLelland, Bryce T.; Хилл, Кент Л. (2010-01-29). «Социальная подвижность в африканских трипаносомах» . PLO -патогены . 6 (1): E1000739. doi : 10.1371/journal.ppat.1000739 . ISSN 1553-7374 . PMC 2813273 . PMID 20126443 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Муос-Дорадо, Хосе; Маркос-Торрес, Франциско Дж.; Гарсиан-Браво, Елена; Моралеса-Муниц, Аурелио; Перес, Хуана (2016). «Myxobacteria: перемещение, убийство, кормление и выживание вместе» . Границы в микробиологии . 7 : 781. DOI : 10.3389/fmicb.2016.00781 . ISSN 1664-302X . PMC 4880591 . PMID 27303375 .
^ Мац, Карстен; Юргенс, Клаус (2005-02-01). «Высокая подвижность снижает пастбищную смертность планктонных бактерий» . Прикладная и экологическая микробиология . 71 (2): 921–929. Bibcode : 2005apenm..71..921m . doi : 10.1128/aem.71.2.921-929.2005 . ISSN 0099-2240 . PMC 546711 . PMID 15691949 .
^ Никерсон, Кеннет У.; Булла, Ли А. (1974-07-01). «Физиология спореформирующих бактерий, связанных с насекомыми: минимальные потребности в питании для роста, споруляции и образование кристаллов параспора Bacillus thuringiensis» . Прикладная микробиология . 28 (1): 124–128. doi : 10.1128/am.28.1.124-128.1974 . ISSN 0003-6919 . PMC 186607 . PMID 4844274 .
^ Пальма, Виктория; Гутьеррес, Мария Соледад; Варгас, Орландо; Партасарати, Рагхувеер; Navarrete, Paola (март 2022 г.). «Методы оценки бактериальной подвижности и его роль в бактериальных взаимодействиях» . Микроорганизмы . 10 (3): 563. doi : 10.3390/microorganisms10030563 . ISSN 2076-2607 . PMC 8953368 . PMID 35336138 .
^ Тернбулл, Линн; Whitchurch, Cynthia B. (2014), Filloux, Alain; Рамос, Хуан-Луис (ред.), «Анализ подвижности: подергивание подвижности» , Pseudomonas Методы и протоколы , Vol. 1149, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer, с. 73–86, doi : 10.1007/978-1-4939-0473-0_9 , HDL : 10453/41538 , ISBN 978-1-4939-0473-0 , PMID 24818899 , получен 2024-04-16
^ Райан, Роберт П.; Dow, J. Maxwell (2011-03-01). «Связь с растущим семейством: передача сигналов диффузного сигнального фактора (DSF) у бактерий». Тенденции в микробиологии . 19 (3): 145–152. doi : 10.1016/j.tim.2010.12.003 . ISSN 0966-842X . PMID 21227698 .
^ Jékely, Gáspár (2009-10-12). «Эволюция фототаксиса» . Философские транзакции Королевского общества B: биологические науки . 364 (1531): 2795–2808. doi : 10.1098/rstb.2009.0072 . ISSN 0962-8436 . PMC 2781859 . PMID 19720645 .
^ Дикманн, Кэрол; Mittelmeier, Telsa (2016-02-09). «Жизнь в фокусе» . элиф . 5 : E14169. doi : 10.7554/elife.14169 . ISSN 2050-084X . PMC 4764580 . PMID 26880564 .
^ «2.4.2.1: слизистые формы» . Биология либретекса . 2020-07-26 . Получено 2024-04-16 .
^ «Подвижность роя» , Wikipedia , 2019-10-05 , извлечена 2019-10-10
^ Нэн, бейн; Чен, Цзин; Neu, John C.; Берри, Ричард М.; Остер, Джордж; Зусман, Дэвид Р. (2011-02-08). «Myxobacteria Glinding Mottithy требует вращения цитоскелета, приведенного в действие при протонельной мотильной силе» . Труды Национальной академии наук . 108 (6): 2498–2503. Bibcode : 2011pnas..108.2498n . doi : 10.1073/pnas.1018556108 . ISSN 0027-8424 . PMC 3038734 . PMID 21248229 .
^ Маттик, Джон С. (2002). «Тип IV Pili и дергание подвижности». Ежегодный обзор микробиологии . 56 : 289–314. doi : 10.1146/annurev.micro.56.012302.160938 . ISSN 0066-4227 . PMID 12142488 .
^ Ван Дитмарш, Дэйв; Бойл, Керри Э.; Сахта, Хасан; Oyler, Jennifer E.; Наделл, Кэри Д.; Дезиэль, Эрик; Дитрих, Ларс EP; Ксавье, Хоао Б. (2013-08-29). «Конвергентная эволюция Hypersparing приводит к нарушению образования биопленки в патогенных бактериях» . Сотовые отчеты . 4 (4): 697–708. doi : 10.1016/j.celrep.2013.07.026 . ISSN 2211-1247 . PMC 3770465 . PMID 23954787 .

[1] Оберхольцер, Майкл; Лопес, Мигель А.; McLelland, Bryce T.; Хилл, Кент Л. (2010-01-29). «Социальная подвижность в африканских трипаносомах» . PLO -патогены . 6 (1): E1000739. doi : 10.1371/journal.ppat.1000739 . ISSN 1553-7374 . PMC 2813273 . PMID 20126443 .

[:0-2] Jump up to: ^а ^{беременный} Муос-Дорадо, Хосе; Маркос-Торрес, Франциско Дж.; Гарсиан-Браво, Елена; Моралеса-Муниц, Аурелио; Перес, Хуана (2016). «Myxobacteria: перемещение, убийство, кормление и выживание вместе» . Границы в микробиологии . 7 : 781. DOI : 10.3389/fmicb.2016.00781 . ISSN 1664-302X . PMC 4880591 . PMID 27303375 .

[3] Мац, Карстен; Юргенс, Клаус (2005-02-01). «Высокая подвижность снижает пастбищную смертность планктонных бактерий» . Прикладная и экологическая микробиология . 71 (2): 921–929. Bibcode : 2005apenm..71..921m . doi : 10.1128/aem.71.2.921-929.2005 . ISSN 0099-2240 . PMC 546711 . PMID 15691949 .

[4] Никерсон, Кеннет У.; Булла, Ли А. (1974-07-01). «Физиология спореформирующих бактерий, связанных с насекомыми: минимальные потребности в питании для роста, споруляции и образование кристаллов параспора Bacillus thuringiensis» . Прикладная микробиология . 28 (1): 124–128. doi : 10.1128/am.28.1.124-128.1974 . ISSN 0003-6919 . PMC 186607 . PMID 4844274 .

[5] Пальма, Виктория; Гутьеррес, Мария Соледад; Варгас, Орландо; Партасарати, Рагхувеер; Navarrete, Paola (март 2022 г.). «Методы оценки бактериальной подвижности и его роль в бактериальных взаимодействиях» . Микроорганизмы . 10 (3): 563. doi : 10.3390/microorganisms10030563 . ISSN 2076-2607 . PMC 8953368 . PMID 35336138 .

[6] Тернбулл, Линн; Whitchurch, Cynthia B. (2014), Filloux, Alain; Рамос, Хуан-Луис (ред.), «Анализ подвижности: подергивание подвижности» , Pseudomonas Методы и протоколы , Vol. 1149, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer, с. 73–86, doi : 10.1007/978-1-4939-0473-0_9 , HDL : 10453/41538 , ISBN 978-1-4939-0473-0 , PMID 24818899 , получен 2024-04-16

[7] Райан, Роберт П.; Dow, J. Maxwell (2011-03-01). «Связь с растущим семейством: передача сигналов диффузного сигнального фактора (DSF) у бактерий». Тенденции в микробиологии . 19 (3): 145–152. doi : 10.1016/j.tim.2010.12.003 . ISSN 0966-842X . PMID 21227698 .

[8] Jékely, Gáspár (2009-10-12). «Эволюция фототаксиса» . Философские транзакции Королевского общества B: биологические науки . 364 (1531): 2795–2808. doi : 10.1098/rstb.2009.0072 . ISSN 0962-8436 . PMC 2781859 . PMID 19720645 .

[9] Дикманн, Кэрол; Mittelmeier, Telsa (2016-02-09). «Жизнь в фокусе» . элиф . 5 : E14169. doi : 10.7554/elife.14169 . ISSN 2050-084X . PMC 4764580 . PMID 26880564 .

[10] «2.4.2.1: слизистые формы» . Биология либретекса . 2020-07-26 . Получено 2024-04-16 .

[11] «Подвижность роя» , Wikipedia , 2019-10-05 , извлечена 2019-10-10

[12] Нэн, бейн; Чен, Цзин; Neu, John C.; Берри, Ричард М.; Остер, Джордж; Зусман, Дэвид Р. (2011-02-08). «Myxobacteria Glinding Mottithy требует вращения цитоскелета, приведенного в действие при протонельной мотильной силе» . Труды Национальной академии наук . 108 (6): 2498–2503. Bibcode : 2011pnas..108.2498n . doi : 10.1073/pnas.1018556108 . ISSN 0027-8424 . PMC 3038734 . PMID 21248229 .

[13] Маттик, Джон С. (2002). «Тип IV Pili и дергание подвижности». Ежегодный обзор микробиологии . 56 : 289–314. doi : 10.1146/annurev.micro.56.012302.160938 . ISSN 0066-4227 . PMID 12142488 .

[14] Ван Дитмарш, Дэйв; Бойл, Керри Э.; Сахта, Хасан; Oyler, Jennifer E.; Наделл, Кэри Д.; Дезиэль, Эрик; Дитрих, Ларс EP; Ксавье, Хоао Б. (2013-08-29). «Конвергентная эволюция Hypersparing приводит к нарушению образования биопленки в патогенных бактериях» . Сотовые отчеты . 4 (4): 697–708. doi : 10.1016/j.celrep.2013.07.026 . ISSN 2211-1247 . PMC 3770465 . PMID 23954787 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]