细菌生物膜利用手性分支追踪氧梯度以逃离拥挤环境
软凝聚态物质
2022-11-16 v2 生物物理
摘要
细菌生物膜集体发育出独特而有序的结构，包括纤维、束和分支。通常不清楚这些结构基元如何在挑战性条件下为菌株带来特定优势。在限氧环境中，致密的细菌聚集体通常会耗尽氧气，从而导致细菌生长停滞。然而，我们观察到形成生物膜的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）能够利用分支模式通过追踪氧梯度从这些拥挤区域逃离。该过程依赖于生物膜的成链能力。由弯曲和力学屈曲引发的集体分支，使细菌能够从缺氧的生物膜核心延伸到有氧可用的外围。值得注意的是，这些细菌分支具有强手性并沿顺时针方向弯曲。我们的分析表明，扭曲细胞壁的表面摩擦和轴向旋转打破了固体表面上的左右对称性，并驱动细菌链的手性弯曲。我们进一步观察到，单个分支的手性可在大尺度上传播，并在有限的时空生长模式下塑造菌落的宏观形态。综上所述，我们的结果为了解简单物理相互作用如何导致细菌协作并促进成膜菌株在挑战性环境中的生存提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2208.09730,
title = {Bacterial biofilms use chiral branches to escape crowded environments by tracking oxygen gradient},
author = {Mustafa Basaran and Tevfik Can Yüce and Yusuf Ilker Yaman and Roman Vetter and Askin Kocabas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.09730},
year = {2022}
}