プラークは複雑な地理を持つコミュニティであることが判明しました

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Anonim
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細菌性プラークコロニーの蛍光画像は、それらの複雑な空間構造を示しています。

遺伝子解析と蛍光顕微鏡は、プラーク微生物コロニーの空間的構成を明らかにしました。結局のところ、細菌は歯の上に非常に複雑なコミュニティを形成し、そこでは各タイプの微生物が独自の場所と独自の特別な役割を持っています。アメリカの生物学者の研究結果は、全米科学アカデミーのジャーナルProceedingsに掲載されています。

複雑なコミュニティでのバクテリアの寿命は、一般的な環境条件だけでなく、隣接するセルを含む各セルの個々の環境によっても決定されます。 「バクテリアはミクロンサイズであり、空間での分布を決定する力や要因の多くは、たとえば、従来の生物地理学が運用に慣れている気候などの大規模な要因とは質的に異なります」とアメリカの微生物学者ゲイリーは書いています。 Borisy etal。 「私たちは、ミクロ生物地理学の概念を提唱しています。これは、微視的な環境要因に応じた細菌群集の空間的構成の研究です。」

確かに、単一のコンパクトなコミュニティに共存する細菌の密接な接触は、それらにまったく新しい機会を与えます-たとえば、嫌気性微生物は、好気性形態によって酸素からそれらを保護するフィルムの下で、好気性条件下で生き残ることができます。さらに、彼らは代謝物の交換を「共同で」実現し、より広範囲の物質をより完全に吸収し、遺伝子の水平伝播を積極的に使用します。このような構造では、さまざまな種類の細菌がさまざまなニッチを占め、密接に相互作用して互いに支え合っています。プラークバイオフィルムは、そのような微視的で非常に弾力性のあるコミュニティの局所的な例です。彼女は、GaryBorisiのグループがハーバード歯学部の医師と共同で実施した最初の「微生物地理学」研究の対象となりました。

プラークフィルムの遺伝的多様性は非常によく研究されており、最大700種類の微生物が含まれています。ただし、そのような作業では、ミクロフローラの予備的な均質化が必要であるため、この場合、コミュニティの空間構成に関する情報は失われます。これにより、Borisiと彼の同僚は、蛍光標識を使用した顕微鏡データで遺伝子分析を補足することを余儀なくされました。

作業の過程で、これらのコミュニティでコリネバクテリアが果たす特別な役割が明らかになりました。科学者が調べた口腔の8つの領域のうち6つ(舌、口蓋などを含む)では、それらの存在は非常に重要ではありませんでしたが、残りの2つ(歯肉縁上および歯肉縁下のプラーク)では、コリネバクテリアが8%および10%を占めていました。それぞれ総微生物数。さらに、細菌のラウスロピアとロシアはプラークに特異的であることがわかりましたが、連鎖球菌、ヘモフィルス、またはベイロネラは口腔内でより一般的でした-実際、遍在しています。

プラーク群集の構造的基盤は、結局のところ、付着点から放射状に広がるコリネバクテリアの長くて細いフィラメントによって設定されています。歯のエナメル質を覆うタンパク質マトリックスにしっかりと保持されているこれらの糸は、最も激しい衛生手順の後でもコミュニティが回復することを可能にします。これらのフィラメントの端には、トウモロコシの穂軸の穀物、丸い球菌、その他の細菌のセット全体が固定されています。著者は、この構造をハリネズミの棘と比較しています。

スレッドに沿ったそれらの分布も偶然ではありません。ここで最も一般的な9つの分類群のうち、3つは好気性(連鎖球菌、ヘモフィルス、アグリゲイティバクター、ポルフィロモナス)で、「外周」を占め、空気と接触しています。中間の位置は、フソバクテリウム、レプトトリキア、およびカプノサイトファーガによって得られます。最後に、通性嫌気性コリネバクテリウム(放線菌の密接なサポートがある場合もある)がフィラメントの基部に塊を作ります。

この写真は、微生物群集の構造の形成のための局所的な微視的要因の重要性についての著者の元の考えと完全に一致しています。それらのサイズにもかかわらず、彼らは本格的な生態系の仕事に似たプロセスを開発します。特に、構造の外側の好気性細菌は酸素を利用し、より深い層の住民に適した低酸素状態を作り出します。さらに、連鎖球菌は糖を利用して、それを乳酸と酢酸、過酸化水素と二酸化炭素に変換します。これらは鎖の次のバクテリアによって「拾われ」ます。

「この規模の微生物群集の生物地理学は、その空間組織の知識がその群集の生理学、生態学、および機能を理解するためにどれほど重要であるかを示しています」と著者は結論付けています。 「これらの結論は、宿主の体に住んでいるコミュニティであれ、開放的な自然環境に住んでいるコミュニティであれ、あらゆる微生物叢に当てはまります。」

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