细菌划分和生存压力下使用不同的策略

在实验室条件下,许多常见细菌繁殖和分为对称部分。然而,在现实世界中与有限的资源条件下并不总是适合这种精心策划的增长。芝加哥大学的科学家们的一项新研究表明蓝细菌(细菌通过光合作用产生能量像植物)改变他们的生长和分化,以应对不同层次的光。与典型的光照条件,保持相对较短,细胞的分裂对称。但是随着光线暗淡,长细胞生长和分裂不均匀,导致不同长度的两个子细胞。研究人员认为这可能是一种生存策略,进化到帮助这些细菌生存在不到理想的条件。

在现实世界中,大多数细菌生活在一些增长有限,营养状况不好,他们只是偶尔吹他们可以吃的东西,”迈克尔说生锈,博士,副教授,分子遗传学,细胞生物学和物理学,这项研究的资深作者。“可能是什么进化选择的是能够长期忍受饥饿和尽可能有效地使用这些稀有资源。”

在新的研究中,以作为封面文章在最新一期的细胞系统,防锈、易廖,博士,博士后研究人员在他的实验室里,用延时成像跟踪细胞分裂聚球藻属elongatus,杆状藻青菌。研究人员发现在昏暗的光线条件下,导致压力细胞通过限制他们的能量来源,在美国比平时elongatuscells越来越长。当灯转身,细胞仍然少于8微米对称分裂,但超过这个长度分歧变得不均匀,通常产生一个短的女儿(约3微米)和一个更长的。

在许多细菌,一个母细胞分裂成两个的位置是由所谓的最小系统,控制的一组蛋白质在细胞内部移动的物体。在一个典型的短细胞,蛋白质之一,MinC池在一端,然后每隔几分钟向另一端移动。他们来回反弹,MinC蛋白花更多的时间在结束和mid-cell,像挤水气球中间来回摆动。MinC抑制细胞分裂以来,这个振荡创建一种弱点在中间,细胞可以分裂。

最小系统是否还负责长细胞不对称分裂,廖和铁锈标记MinC蛋白荧光标记,让他们跟随运动。他们发现,最小系统表现出不同的模式取决于细胞的长度。蛋白质保持特点,来回振荡模式简而言之细胞,但它们形成各种动态模式不再细胞,包括多波段振荡波,旅行和其他更复杂的模式。所有这些模式在漫长的细胞,一个地区没有MinC总是看到约3微米的细胞,使细胞分裂偏心,使短一个特定大小的女儿。

“我们认为模式改变,因为它的几何敏感,所以它可以适应不断变化的细胞大小,”廖说。”形成这些不同模式的能力允许短细胞对称分裂和细胞产生短的子细胞。”

铁锈和廖说,他们不确定为什么压力条件下细菌分裂成不同的长度还是一个长度提供了一个优势。可能是较小的细胞能够更好的找到资源。延伸自己可以给细胞更多的表面积在昏暗的条件下吸收光线。甚至有证据表明,长度是病原体的防御机制,因为它是更难免疫细胞吞噬很长细菌细胞。

无论哪种方式,锈说理解现实世界条件下细菌生长和分裂可以帮助策略使用抗生素。例如,细胞可能需要一定长度能够感染人,或者他们只是伸长自己和不分裂的渡过艰难时期。研究人员可以利用这种设计方式干扰最小系统,破坏细菌的生存技巧。

“这个隐藏世界的生物学条件不佳,“锈说。“我们可以了解生物增长和繁荣的在困难的情况下,可能出台新规定如何生活的表现。”