Flower-like patterns in multi-species biofilms
Flower-like patterns in multi-species biofilms
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多物种生物膜中的花状图案
DOI：
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
L. Tsimring
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Liyang Xiong;Yuansheng Cao;Robert M. Cooper;W. Rappel;J. Hasty;L. Tsimring
细菌生物膜内物种间的多样性相互作用往往导致复杂的时空动力学。生物膜的空间结构决定着不同物种的生长和存活，但其形成机制还不完全清楚。在这里，我们描述了出现复杂的结构，在生物膜生长的混合物的运动和非运动的细菌物种在软琼脂表面。延时成像显示，当运动细菌向外迁移时，非运动细菌“搭便车”在运动细菌上。不动的细菌聚集在殖民地的边界，并引发不稳定，留下引人注目的花状图案。该模式形成的前不稳定性的机制阐明的数学模型的摩擦运动的殖民地接口，与摩擦取决于本地浓度的nonmotile种沿着接口。一个更详细的二维相场模型，明确占生长，机械应力从能动的物种，和摩擦提供的非能动的物种之间的相互作用，完全再现了所观察到的花状图案。
Diverse interactions among species within bacterial biofilms often lead to intricate spatiotemporal dynamics. The spatial structure of biofilms can determine growth and survival of different species, but the mechanisms driving formation of this structure are not fully understood. Here, we describe the emergence of complex structures in a biofilm grown from mixtures of motile and non-motile bacterial species on a soft agar surface. Time-lapse imaging shows that non-motile bacteria “hitchhike” on the motile bacteria as the latter migrate outward. The non-motile bacteria accumulate at the boundary of the colony and trigger an instability that leaves behind striking flower-like patterns. The mechanism of the front instability governing this pattern formation is elucidated by a mathematical model for the frictional motion of the colony interface, with friction depending on the local concentration of the nonmotile species along the interface. A more elaborate two-dimensional phase-field model that explicitly accounts for the interplay between growth, mechanical stress from the motile species, and friction provided by the non-motile species, fully reproduces the observed flower-like patterns.
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影响因子：
9.5
作者：
Kolewe KW;Peyton SR;Schiffman JD
通讯作者：
Schiffman JD
影响因子：
8.6
作者：
Camley BA;Zhao Y;Li B;Levine H;Rappel WJ
通讯作者：
Rappel WJ
影响因子：
64.5
作者：
Persat A;Nadell CD;Kim MK;Ingremeau F;Siryaporn A;Drescher K;Wingreen NS;Bassler BL;Gitai Z;Stone HA
通讯作者：
Stone HA
DOI：
10.1073/pnas.1000668107
发表时间：
2010-06-29
影响因子：
11.1
作者：
Grossart, Hans-Peter;Dziallas, Claudia;Tang, Kam W.
通讯作者：
Tang, Kam W.
影响因子：
2.8
作者：
Clemmer, Katy M.;Bonomo, Robert A.;Rather, Philip N.
通讯作者：
Rather, Philip N.