バクテリアはどのように動くのか？

2023年3月4日 10:17

バクテリアはどのように動くのか？

https://naukas.com/2013/08/09/como-se-mueven-las-bacterias/

ホセ・ヘスス・ガジェゴ著、2013年8月9日。カテゴリ: 生物学 - 流通
ギフバクト1

一般に、細菌や微生物というと、培養皿の上で静止したスポットやコロニーとして増殖し、あたかも微細な植物のような姿を想像するのが普通です。また、精子から連想される細長い鞭のような鞭毛を思い浮かべたり、原虫の典型的な動きを挙げる人もいる。しかし、その実態はもっと複雑で多様である。
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原生動物の典型的な動き - スケッチ・サイエンス｜コマ・ニッディ・ユニバーシティ
原生動物の典型的な動き - スケッチ・サイエンス｜コマ・ニッディ大学
数ヶ月前、私はNaukasのために、培養皿の上で動かないように見えるバクテリアの動きを100倍で見せるビデオも作りました。このビデオを使って、微生物が動かない存在ではないこと、周りの環境と相互作用していることを、さまざまなアウトリーチで説明してきましたが、今日は、微生物が動くさまざまな方法をわかりやすく説明します。

マクロな生物（肉眼で見ることができる生物）の動き方はいくつあるかというと、「飛ぶ」「泳ぐ」「歩く・走る」の3つに集約されるのではないでしょうか。しかし、バクテリアの場合は、先ほど申し上げたように、もう少し複雑で、最大で6つの異なる動きの形態について話すことができますどのような動きをするかは、観察する種だけでなく、湿度や培地中の栄養濃度などの他の要因にも左右されます。

スウォーミング

これは、固体寒天培養で観察されるもので、最もよく知られているものであろう。少量を皿の上に置くと、細菌は広がり始め、薄い層を形成し、最後には表面全体を覆って波状に増殖する。そのためには、コロニー全体が、まるで巨大で完璧に連携した群れのように協力しなければならない。

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=K69Yn8tvGh4[/youtube]

この現象は、「分化」「移動」「統合」の3つのフェーズで起こります。まず、細菌のコロニーが密になることから、未知の世界へ飛び出す準備をする個体が増えていることがわかります。

しかし、その前に準備しなければならないのは、細菌の姿が大きく変わることだ。最初は、長さ2〜4μm、鞭毛が10本以下の短い桿菌である。そして、分裂を抑制することで、分裂しても個体同士がくっつき続け、最大80μmのフィラメントを形成し、さらに鞭毛の本数を1,000本以上に増やした。

このような変化を経て、1秒間に10～15μmの速度で移動する段階が始まります。十分な距離を移動し、分散しすぎたところで、菌が徐々に動きを鈍らせ、短い桿菌に分離して元の姿を取り戻す「連結期」が始まります。このとき、細菌は新しい波を起こせるだけの数が揃うまで再び分裂し、このサイクルを繰り返す。

スワール

スイミング

群れを作るには、培養プレートの上に薄い水の膜があることが必要です。これは、培養プレートを準備したばかりのときや、結露を起こすような適切な条件で保存したときに起こります。このような場合、鞭毛を持つ細菌は、鞭毛の回転運動を利用して液体中を移動することができるようになります。

スウィン

この現象は、プレート上で、コロニーを取り囲む桁状の突起として現れ、バクテリアはプレートから徐々に遠ざかっていきます。移動の際に特定の方向がなく、個々に移動する点が異なるが、スウォーミングに非常に似た動きと言える。

鞭毛の形成については、不思議な動画がありますので、まだご覧になっていない方は、こちらでご紹介しておきます。

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=Ey7Emmddf7Y[/youtube]。

トゥイッチング。

このような動きは1961年にアシネトバクター・カルコアセティックスで報告されましたが、シュードモナスなど他の多くの細菌で見つかっているようです。

トゥイッチ

これは、鞭毛に頼らず、フィンブリエに頼った動きで、脈動があり、一見無秩序に見える。この場合、細菌はこれを「フック」として使い、投げて培地や他の細菌に付着させ、引っ張る。

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=yGMSQNBDq48[/youtube]

グライディング

この動きは通常、多くの微生物、特に単細胞の藻類に関連するが、複雑な挙動や多細胞の形成を持つ細菌にも関連する。

グリディ

これは非常に水分に依存した動きで、シャーレの培地を覆っている薄い水の層がなくなると不可能になる。どのように行われているかは不明だが、鞭毛虫ではない微生物が「渦」を形成して連続的に移動していることは分かっている。

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=xOWOfxfDzEI[/youtube]

スライディング

この動きは、1910年、血液寒天培地上で「クラゲヘッド」と呼ばれる特徴的なコロニーを形成するバチルス・アンスラシスの培養液で説明されたが、名前は付けられていない。このコロニーでは、中心部が密集しており、その周囲を細菌の細い "糸 "が取り囲んでおり、この部分で運動が起こっている。

スジ

滑走拡大領域は、一見すると痙攣と区別がつきませんが、拡大してみると、細胞が密集しており、個々の動きを確認することは不可能です。

ダーティング

このような現象は、黄色ブドウ球菌のコロニーが「桿菌」のコロニーに似ていることから、初めて観察された。増殖中に細菌が互いに及ぼす圧力が莢膜結合力を上回ったとき、細菌の一部がコロニーから放り出されたようです。

ダルティ

コロニーが成長すると、不規則な細片に囲まれるようになります。このプロセスは、いくつかの病気や、特にカテーテルや病院内の他の表面を通してこれらの細菌が広がることに関係しているようです。

この記事は、微生物の動きというエキサイティングな世界のほんの一部を扱ったもので、細菌について、そしてその中で、実験室で観察できる動きについてだけお話ししました。しかし、この記事が、あなたがさらに調べるきっかけになることを願っています。最後に、私が書いたことの一部を要約し、さらに詳しく説明した英語のビデオをお見せします。

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=dtDSqZr3QCY[/youtube]。

参考文献と詳細情報
全画像：Bacterial Surface Translocation: a Surveyanda Classification (ASM) J0RGEN HENRICHSEN｜原生生物の動きに関するgifのオリジナルビデオ：How Microorganisms Move - Sketch Science｜コマニッディ大学

ホセ・ヘスス・ガジェゴ＝パリージャ
ホセ・ヘスス・ガジェゴ＝パリージャ微生物学に情熱を燃やす生物学者で、現在ニューカッスル大学のトレイシー・パーマーのグループで博士号を取得中。Microgaia.netでバクテリアについて書き、@Micro_Gaiaであらゆることについて少し話しています。また、SFやテクノロジーに関連するすべてのものに情熱を持っています。

ホセ・ヘスス・ガジェゴ著、2013年8月9日発行
カテゴリ：生物学 - 流通

フェルナンド・マルコス、アートとサイエンスの融合 - Naukas Bilbao 2013とQuantum Naukas Donostiでのトークプログラム⇨。

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