复杂的集群细菌跨代相互支持

当细菌建立群落时，它们会在几代人之间合作并分享营养。巴塞尔大学的研究人员首次使用新开发的方法证明了这一点。这种创新技术能够在细菌群落随空间和时间发展的过程中跟踪基因表达。

在自然界中，细菌通常以群落形式生活。它们共同定殖在我们的肠道(也称为肠道微生物组)中，或形成牙菌斑等生物膜。生活在群落中为微生物个体提供了许多优势。它们对不利环境条件的适应能力更强，能够征服新的领土，并相互受益。

细菌群落的发展是一个高度复杂的过程，细菌形成复杂的三维结构。巴塞尔大学BiozentrumKnutDrescher教授领导的研究小组在《自然微生物学》上发表的最新研究中，详细研究了细菌群落的发展。

他们实现了方法上的突破，使他们能够同时测量基因表达并在空间和时间上对微生物群落中单个细胞的行为进行成像。

细菌为子孙后代提供资源

“我们使用枯草芽孢杆菌作为模型生物。这种无处不在的细菌也存在于我们的肠道菌群中。我们发现，这些生活在群落中的细菌能够跨代相互合作和相互作用，”该研究的负责人KnutDrescher教授解释道。研究。“前几代人为后代储存了代谢物。”

他们还确定了细菌群内的不同亚群，这些亚群产生和消耗不同的代谢物。一个亚群分泌的一些代谢物成为后来在群体发育过程中出现的其他亚群的食物。

社区内的任务分配

研究人员结合了最先进的自适应显微镜、基因表达分析、代谢物分析和机器人采样。利用这种创新方法，研究人员能够在精确定义的位置和特定时间同时检查基因表达和细菌行为，并识别细菌分泌的代谢物。因此，细菌群可以分为三个主要区域：群前部、中间区域和群中心。然而，这三个区域呈现出逐渐的过渡。

“根据区域的不同，细菌的外观、特征和行为也有所不同。虽然它们在边缘大多能活动，但中心的细菌会形成长的非活动线，从而形成3D生物膜。原因之一是可用性不同空间和资源，”第一作者HannahJeckel解释道。

“具有独特行为的细菌的空间分布使群落能够扩大，但也隐藏在保护性生物膜中。”这个过程似乎是细菌群落中广泛存在的策略，对于它们的生存至关重要。

这项研究说明了细菌群落内的复杂性和动态性，并揭示了单个细菌之间的合作相互作用——有利于群落。因此，时空效应在微生物群落的发展和建立中发挥着核心作用。这项工作的一个里程碑是开发了一项开创性技术，使研究人员能够以任何其他生物系统从未达到的分辨率获取多细胞过程的全面时空数据。