The 3D architecture of a bacterial swarm has implications for antibiotic tolerance.
The 3D architecture of a bacterial swarm has implications for antibiotic tolerance.
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DOI：
10.1038/s41598-018-34192-2
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发表时间：
2018-10-25
影响因子：
4.6
通讯作者：
Be'er A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Partridge JD;Ariel G;Schvartz O;Harshey RM;Be'er A
群集细菌是一个复杂的，活跃的生物系统的例子，其中高细胞密度和超扩散的细胞流动性赋予生存优势的群体作为一个整体。以前的研究群体的动力学已被限制在容易观察到的区域在前进的边缘的群体细胞被限制在一个平面。在这项研究中，使用散焦落射荧光视频成像，我们已经跟踪了一个密集的三维（3D）区域的一群内部的荧光标记的个人的运动。我们的分析揭示了一种新的3D结构，其中细菌受到颗粒间相互作用的约束，夹在两个不同的边界条件之间。我们发现，分泌的生物表面活性剂保持细菌远离群空气的上边界，并在较低的群表面边界添加抗生素导致他们的迁移远离这个边界。避蚊区的形成依赖于功能性趋化性信号系统，在没有该系统的情况下，蜂群失去了对抗生素的高耐受性。
Swarming bacteria are an example of a complex, active biological system, where high cell density and super-diffusive cell mobility confer survival advantages to the group as a whole. Previous studies on the dynamics of the swarm have been limited to easily observable regions at the advancing edge of the swarm where cells are restricted to a plane. In this study, using defocused epifluorescence video imaging, we have tracked the motion of fluorescently labeled individuals within the interior of a densely packed three-dimensional (3D) region of a swarm. Our analysis reveals a novel 3D architecture, where bacteria are constrained by inter-particle interactions, sandwiched between two distinct boundary conditions. We find that secreted biosurfactants keep bacteria away from the swarm-air upper boundary, and added antibiotics at the lower swarm-surface boundary lead to their migration away from this boundary. Formation of the antibiotic-avoidance zone is dependent on a functional chemotaxis signaling system, in the absence of which the swarm loses its high tolerance to the antibiotics.
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