تکامل تقسیم طولی و چند سلولی در باکتری های دهان

مقدمه : این باکتری ها احتمالاً برای زنده ماندن در حفره دهان، تکامل یافته اند تا در امتداد محور طولی خود بدون جدا شدن از یکدیگر تقسیم شوند. زیست شناسان سلولی محیطی و ژنتیک دانان میکروبی به تازگی بینش های جدید خود را منتشر کرده اند. آنها در کار خود نحوه تقسیم این باکتری های کرم مانند و تکامل آنها را از یک اجداد میله ای شکل توصیف کردند. آنها پیشنهاد می کنند باکتری های دهانی Neisseriaceae را به عنوان ارگانیسم های مدل جدیدی ایجاد کنند که می تواند به شناسایی اهداف ضد میکروبی جدید کمک کند.

اگرچه دهان ما بیش از 700 گونه باکتری را در خود جای داده است، بنابراین میکروبیوت های آن ها متنوع است، اطلاعات زیادی در مورد چگونگی رشد و تقسیم باکتری های دهان وجود ندارد. دهان مکان سختی برای زندگی برای باکتری است. سلول های اپیتلیال پوشاننده سطح داخلی حفره دهان به طور مداوم ریخته می شوند و همراه با جریان بزاق، ارگانیسم هایی که در این سطح زندگی می کنند بنابراین برای اتصال تلاش می کنند. شاید بهتر باشد به دهانمان بچسبیم که باکتری‌های خانواده نایسریاسه راه جدیدی برای تکثیر ایجاد کرده‌اند. در حالی که میله‌های معمولی به صورت عرضی تقسیم می‌شوند و سپس از یکدیگر جدا می‌شوند، با این حال، برخی از Neisseriaceae مشترک که در دهان ما زندگی می‌کنند، با نوک‌های خود به بستر متصل می‌شوند و به صورت طولی – در امتداد محور طولانی خود تقسیم می‌شوند. علاوه بر آن، پس از تکمیل تقسیم سلولی، آنها به یکدیگر متصل می شوند و رشته های کرم مانند را تشکیل می دهند. برخی از سلول‌ها در فیلامنت به دست آمده نیز شکل‌های متفاوتی را اتخاذ می‌کنند تا احتمالاً عملکردهای خاصی را به نفع کل رشته انجام دهند. محققان توضیح می‌دهند: «چند سلولی همکاری بین سلول‌ها را ممکن می‌کند، مثلاً به شکل تقسیم کار، و بنابراین ممکن است به باکتری‌ها کمک کند تا از استرس تغذیه‌ای جان سالم به در ببرند.

تیم محققان ابتدا از میکروسکوپ الکترونی برای بررسی شکل سلول های باکتریایی در خانوادهNeisseriaceae استفاده کردند که شامل دو شکل سلول استاندارد (میله و کوکوس) علاوه بر رشته های کرم مانند است. با مقایسه شکل‌ها و ژنوم سلول‌های آن‌ها در سرتاسر خانواده Neisseriaceae، آن‌ها می‌توانند استنباط کنند که باکتری‌های چند سلولی با تقسیم طولی از باکتری‌های میله‌ای شکل و عرضی تکامل یافته‌اند. علاوه بر این، آنها می‌توانند مشخص کنند که کدام ژن‌ها احتمالاً مسئول استراتژی تکثیر غیرعادی هستند. آنها سپس از تکنیک‌های برچسب‌گذاری فلورسانس برای تجسم پیشرفت رشد سلولی در باکتری‌های چند سلولی استفاده کردند و در نهایت ترکیب ژنتیکی این باکتری‌ها را با گونه‌های «کلاسیک» و میله‌شکل مقایسه کردند. سرانجام، آنها سعی کردند با معرفی تغییرات ژنتیکی در Neisseriaceae میله ای شکل، این تکامل را بازسازی کنند. اگرچه آنها نتوانستند باکتری های میله ای شکل را مجبور به چند سلولی کنند، دستکاری ژنتیکی منجر به ایجاد سلول های بلندتر و نازک تر شد. فردریک ویریر (INRS) می‌گوید: ((ما حدس می‌زنیم که در طول تکامل، از طریق بازکاری فرآیندهای ازدیاد طول و تقسیم، شکل سلول تغییر کرد، شاید بهتر در حفره دهان رشد کند))

“علاوه بر کمک به ما برای درک چگونگی تکامل شکل سلولی، Neisseriaceae چند سلولی ممکن است برای مطالعه نحوه زندگی باکتری‌ها در چسبیده به سطح حیوانات مفید باشد، تنها جایی که تاکنون یافت شده است. نیمی از ما آنها را حمل می‌کنیم. سیلویا بولگرسی از دپارتمان بوم‌شناسی عملکردی و تکاملی در دانشگاه وین توضیح می‌دهد. با این حال، فیلیپ وبر از دانشگاه وین، دانشجوی دکترا در تیم Bulgheresi، که همچنین روی این مطالعه کار کرده است، تأکید می‌کند که «گسترش زمینه زیست‌شناسی سلولی به مورفولوژی‌های اضافی و گونه‌های همزیست نیز برای افزایش مجموعه اهداف پروتئینی حیاتی است (به عنوان مثال، اهداف آنتی بیوتیکی) برای کاربردهای بیودارویی.” Sammy Nyongesa، دانشجوی دکترا در تیم Veyrier از INRS، می‌افزاید:((یک رویکرد تکاملی))