Новая модель, описывающая распространение бактерий при движении двумя разными путями, была опубликована сегодня в открытом доступе в журнале eLife.
Результаты представляют собой еще один шаг к выявлению общих принципов, способных объяснить поведение сообществ разных видов бактерий.
Бактерии могут работать вместе двумя разными способами: они могут образовывать рои или превращаться в структурированные сообщества, называемые биопленками. Такое поведение позволяет им искать пищу и воду и защищать себя более эффективно, чем поодиночке.
«Микробные рои и биопленки широко изучались с использованием как экспериментов, так и теории, обычно как отдельных явлений», - объясняет первый автор Сиддарт Шринивасан, научный сотрудник Школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона Гарвардского университета. НАС. «Однако, несмотря на ряд различий между роями и биопленками, они оба имеют ряд общих физических и биологических характеристик, что предполагает возможность единой схемы для их описания».
«Эти сходства позволили нам вывести теорию, сочетающую механику, гидродинамику и перенос, для описания динамики роста и образования тонких бактериальных роев и биопленок», - добавляет руководитель группы Л. Махадеван, профессор прикладной математики, физики и Органическая и эволюционная биология в Гарвардском университете.
Используя свою теорию, команда создала проверяемые прогнозы, которые они подтвердили, используя ранее опубликованные экспериментальные данные о различных бактериальных роях и биопленках, включая Escherichia coli и Bacillus subtilis. Модель показала, что динамика распространения обеих форм микробного сообщества ограничивается ограничениями доступности воды и питательных веществ.
«Наличие единой теории, описывающей распространение как биопленок, так и роев, позволяет нам задаться вопросом, как мы можем контролировать распространение бактерий, просто манипулируя доступностью воды и питательных веществ», - продолжает Махадеван. «Но для дальнейшего изучения нашей теории необходимо будет принять во внимание определенные факторы, выходящие за рамки ее текущих возможностей, в том числе, например, порядок ориентации в бактериальных роях. Следующим естественным шагом будет разработка нашей модели для охвата этих факторов, чтобы это может помочь определить потенциальные стратегии ограничения распространения вредных бактерий».