شکل کلنی باکتری ها چگونه طراحی می شود؟!
الگوی شکل گیری کلنی
تحقیقات نشان می دهد که ماندگاری یک کلنی باکتریایی به شکل آن بستگی دارد.
سلول‌ها در یک کلنی باکتری به‌گونه‌ای رشد می‌کنند که برای کل کلنی مفید است. یعنی، در حالی که یک سلول باکتری ممکن است در حضور منابع فراوان تقسیم و تکثیر شود. زمانی که آن سلول عضو یک کلنی بزرگ‌تر است، ممکن است شیوه ای دیگر از رشد را انتخاب کند که شانس کل کلنی را برای بقا افزایش دهد.
شکل کلنی باکتری ها با شکل‌گیری یک کلنی، به سمت بیرون، بالا و نفوذ به داخل، الگوی پیچیده‌ای از برآمدگی‌ها یا چین و چروک‌ها را تشکیل می‌دهد. محققان بر این باورند این چین و چروک باعث افزایش سطحی می شود که در نتیجه آن یک کلنی می تواند بهتر تغذیه و اکسیژن دریافت کند. در نتیجه بهتر رشد کند.
گروهی از محققان از طریق شبیه سازی، الگوی چین و چروک ها را بر اساس برخی عوامل محیطی و ژنتیکی، مانند میزان اکسیژن موجود، پیش بینی کردند. مثلا مشاهده شد که با تشکیل چین و چروک، در یک نقطه خاص، سلول‌های درگیر در ارتفاع به رشد خود ادامه می‌دهند، اما در عرض رشد نمی‌کنند. چین و چروک ها زمانی که به عرض معینی می رسند که برای کلنی بهینه باشد، به سمت بالا رشد می کنند. و این همکاری های بسیار جالب ادامه می باید تا اینکه، هندسه زیبای رشد کلنی را تشکیل می دهند.
دانشمندان در بررسی نحوه رشد باکتری ها روی آگار جامد در یک کلنی، دریافتند که در ابتدا، سلول‌ها در کنار هم قرار گرفتند و یک دیسک صاف را تشکیل دادند. پس از مدتی، دیسک نیز شروع به رشد به سمت بالا کرد و چین و چروک هایی را به شکل شعاعی تشکیل داد که هر چروک هم در ارتفاع و هم در عرض به رشد ادامه می داد. اما پس از یک نقطه خاص، چین و چروک ها از نظر عرضی رشد نکردند، اما به رشد در ارتفاع دامه دادند. عجیب است که هر چین و چروک در کلنی پس از رسیدن به همان عرض، رشد خود را متوقف کرد.
در مرحله بعد در این آزمایش، محققان عرض چین و چروک‌ها را در مدل تغییر دادند. تا ببیند سرعت رشد کل کلنی چگونه واکنش نشان می‌دهد. آنها در یافتند عرض بهینه‌ای وجود دارد که چین و چروک‌ها تا آن رشد می‌کنند تا بقای کلنی را به حداکثر برسانند. گسترده تر یا باریک تر، وکل جامعه با سرعت کمتری رشد می کند.
گروه تحقیقاتی سپس الگوی رشد یک کلنی را تحت شرایط مختلف در دسترس بودن اکسیژن بررسی کرد. این گروه نمونه هایی از باکتری ها را در محفظه ای با 15، 21 و 40 درصد اکسیژن رشد دادند. مشاهده شد در هر گروه، چین و چروک ها با اکسیژن کمتر باریک تر و با بیشتر شدن اکسیژن پهن تر شدند.
نقش ژن در شکل کلنی
محققان همچنین دریافتند که یک جزء ژنتیکی وجود دارد که ممکن است شکل کلنی را تنظیم کند. آنها در آزمایشات خود از یک سویه جهش یافته از P. aeruginosa استفاده کردند که فاقد فنازین است. مواد شیمیایی که اثر اکسیژن را تقلید می کنند و به طور موثر به تنفس سلول کمک می کنند.
و آزمایش‌های رشد مشابهی را با سویه وحشی این باکتری انجام داد که فنازین‌ها را تولید می‌کند و بنابراین به اکسیژن و فنازین‌ها به عنوان بستر دسترسی دارد. چین و چروک های کلنی وحشی در مقایسه با سویه جهش یافته گسترده تر بودند. که نشان می دهد منابع اکسیژن بیشترین نقش را در تشکیل چنین کلنی هایی دارند.
