新的研究细节如何细菌成为个人主义者

2018-05-15

em没有两种细菌是相同的 - 即使它们在遗传上是相同的。新的研究揭示了细菌成为个人主义者的条件,以及他们在困难时期如何帮助他们的群体成长。 / em

无论您是人类还是细菌,您的环境都决定了您的发展方向。特别是,有两个基本问题:您可以利用哪些资源来生存和发展,以及如果您的环境突然变化,您将如何应对?

研究人员最近发现,当食物来源受到限制时,细菌人群中的个人主义者人数会增加。他们的发现违背了人们普遍认为的细菌群体仅仅回应他们所经历的环境条件的回应。研究发现,个人主义者可以提前做好这些变化的准备。

缺乏促进多样性

在最近的一篇论文中,与Frank Schreiber一起工作的研究人员已经表明,细菌菌落中的单个细胞在其对缺乏营养物质的反应方面可能差异很大。尽管一组中的所有细胞在遗传上都是相同的,但他们处理周围营养物质的方式可能因细胞而异。例如,称为Klebsiella oxytoca的细菌优先从铵中吸收氮气,因为这需要相对较少的能量。当整个小组没有足够的铵时,一些细菌开始通过固定氮元素来吸收氮气,尽管这需要更多的能量。如果铵完全突然消失,至少要准备这些细胞。虽然一些细胞受到影响,但整个小组可以继续增长。 Schreiber说:“尽管该组中的所有细菌在遗传上都是相同的,并且暴露于相同的环境条件下,但各个细胞之间也有所不同。

Schreiber和他的同事们通过非常仔细地研究细菌,才能够揭示细菌之间惊人的差异。 Schreiber解释说:“我们必须测量单个细菌细胞对营养物质的摄取量,尽管这些细菌细胞只有两个微米测量仪。” “通常,微生物学家研究数百万乃至数十亿细菌的集体特性。只有感谢研究小组之间的密切合作,并汇集我们的专业知识和技术设备,我们才能够细致地研究细菌。“

多样性促进灵活性

目前的研究表明,个性 - 在细菌和一般情况下 - 在不断变化的环境中可能至关重要。个人之间的差异赋予了团队新的属性,使其能够应对恶劣的环境条件。 “这表明生物多样性不仅在植物和动物物种的多样性方面,而且在一个物种内的个体水平上都很重要,”Schreiber说。

接下来,Schreiber及其同事计划研究特定个人的个人行为在自然环境中是否具有同等重要性。

出版物:Frank Schreiber等人,“由营养限制驱动的表型异质性促进了在波动环境中的生长”,Nature Microbiology,Article number:16055(2016); DOI:10.1038 / nmicrobiol.2016.55

来源:马克斯普朗克研究所