Fysieke interacties tussen verschillende soorten microben vormen delicate bloempatronen
Een gemengde kolonie van stammen E coli (groen gekleurd) en Acinetobacter baylyi (rode) bacteriën creëerden deze ‘bloem’.
Wanneer kleverige bacteriën zwervende bacteriën ontmoeten in een petrischaal, kan wrijving tussen de twee ervoor zorgen dat bloempatronen bloeien.
Escherichia coli bacteriën die groeien op een substantie die lijkt op Jell-O, agar genaamd, blijven aan het oppervlak plakken en de kolonies van de microben verspreiden zich niet ver. Maar kolonies van Acinetobacter baylyi breiden zich uit in snelgroeiende cirkels terwijl de bacteriën op haarachtige pili over het oppervlak van de agar kruipen. Geen van beide soorten microben is op zichzelf al heel opwindend, zegt Lev Tsimring, een theoretisch natuurkundige aan de University of California, San Diego. Maar “toen we ze met elkaar vermengden, zagen we deze absoluut verbluffende structuren groeien.”
Fysieke interacties tussen de twee soorten bacteriën creëren bloemenpatronen, ontdekten hij en collega’s. Mobiel A. baylyi ‘Duwt E coli ervoor, als een soort sneeuwschuiver ‘, zegt Tsimring. Maar plakkerig E coli graven in hun hielen en houden een golf van tegen A. baylyi als een elastische band om een ballon gewikkeld, zegt hij. Op sommige plaatsen waar er minder zijn E coli Ze vormen een barrière en de meer behendige bacteriën breken door en schilderen bloemblaadjes terwijl ze hun onwillige buren naar voren schuiven. Die doorbraken komen meestal met vrij regelmatige tussenpozen voor, waardoor relatief symmetrische bloesems ontstaan.
De vorm van het bloemblad hangt af van hoe snel A. baylyi bacteriën bewegen, hoe goed E coli zit vast aan het oppervlak en de verhoudingen van elk type bacterie aan de kolonieranden. (E coli moet talrijker zijn A. baylyi of de snelle bacteriën zullen langs hun meer zittende partners blazen.) Tsimring’s team beschreef de wiskunde achter de bloemen 14 januari eLife.
Dergelijke vergelijkingen zijn gebruikt om uit te leggen hoe reacties tussen chemicaliën Turing-patronen kunnen veroorzaken – regelmatige, herhalende patronen die in de natuur voorkomen, zoals vlekken of strepen op dierenjassen (SN: 21-12-15). Het nieuwe onderzoek toont aan dat wetenschappers, naast chemicaliën, moeten overwegen hoe mechanische krachten ook patronen helpen vormen, zegt Tsimring.
Begrijpen hoe bacteriën in gemengd gezelschap groeien, kan licht werpen op hoe biofilms ontstaan, waardoor onderzoekers betere manieren kunnen bedenken om deze gemeenschappen bestaande uit verschillende soorten microben te ontwrichten. Sommige biofilms zijn in verband gebracht met hardnekkige infecties (SN: 20-5-16).
