V članku z naslovom »Sorodstveno razlikovanje usmerja površinsko izključevanje pri rojenju bakterije Bacillus subtilis in omejuje izkoriščanje surfaktina / Kin discrimination drives territorial exclusion during Bacillus subtilis swarming and restrains exploitation of surfactin« so prikazane raziskave rojenja pri bakterijah, ki je že dolgo znan proces skupinskega premikanja celic po poltrdnih ali trdnih površinah. Dr. Barbara Kraigher je pojasnila: »Rojenje pri bakterijah je pomemben in kompleksen proces, ki je še vedno slabo raziskan primer sodelovanja med bakterijami.« Prof. dr. Ines Mandič Mulec je dopolnila: »Rojenje prav zato predstavlja odličen model bakterijskega vedenja, pri katerem lahko testiramo vpliv sorodnosti na socialne interakcije bakterij, to je na sodelovanje oziroma tekmovanje pri zasedanju novih površin s hranili.«

Predhodne raziskave

Predhodne raziskave so pokazale, da ob srečanju manj sorodnih rojev (nonkin) pride do mikrobnih »vojn«, kar se kaže v pojavu mejne linije in mrtvih celic na območju stika dveh rojev, medtem ko med visoko sorodnimi (kin) sevi tega pojava nismo opazili (Štefanič, Kraigher, PNAS, 2015).

Aktualna raziskava 

 
Slika 1. Vzorci rojenja posameznih sevov in mešanic bolj oz. manj sorodnih sevov. Pri poskusih srečanja rojev posameznih sevov (a, c), smo dva visoko sorodna (‘kin’) ali nizko sorodna (‘non-kin’) seva nanesli na agar za rojenje v medsebojni razdalji 3 - 4 cm. Pri poskusih z mešanicami (b, d, e) smo seve zmešali v tekoči kulturi in nato kapljico mešanice nanesli v sredino agarske plošče za rojenje. Na sliki je predstavljena kombinacija visoko sorodnih sevov (KIN) (a, b), in pa manj sorodnih (NONKIN)  (c, d, e). Zgoraj so prikazane fotografije agarskih plošč s premerom 7 cm, spodaj so prikazane povečane slike osrednjega dela plošče, ki smo jih posneli s pomočjo fluorescentne lupe, in sicer za vsako fluorescentno barvilo posebej in pa združena slika YFP in mKate; povečava 8-krat; merilce = 5 mm.

Raziskovalke so ugotovile, da se antagonistične interakcije med manj sorodnimi sevi pojavijo že v začetni kapljici na poltrdnem gojišču, v kateri se celice razmnožujejo in ustvarijo pogoje za prehod v fiziološko stanje aktivno roječih celic, ki se potem v skupkih – 'raftih' prebijajo po površini.

 
Slika 2. Segregacija dveh manj sorodnih sevov

Pokazali smo, da so visoko sorodne bakterije sodelovale in posledično skupaj zasedle površino, medtem ko so se manj sorodne medsebojno izključile. Monika Butolen je o tem povedala: »Zasedanje površine z rojenjem je pri manj sorodnih večinoma uspelo le enemu sevu v mešanici, medtem ko je bilo razmnoževanje in preraščanje plošče z drugim  sevom običajno zaustavljeno, razen v izjemnih primerih, ko smo opazili segregacijo.« Doc. dr. Polonca Štefanič je dodala: »Pokazali smo, da je uspešnost zasedanja površine odvisna od deleža posameznega seva v začetni kapljici, saj je sev z višjim začetnim deležem največkrat prerasel celotno ploščo.«

Prof. dr. Ines Mandič Mulec je pojasnila: »Še posebej zanimivo odkritje te raziskave je, da lahko mutantam, ki imajo okvarjen gen za izločanje surfaktina, ki je za rojenje potrebno mazivo, pri zasedanju površine v mešanici sevov pomagajo sorodni producenti surfaktina, medtem ko v mešanici z nesorodnimi producenti surfaktina pride do izključevanja, kar prepreči pomoč s strani manj sorodnih producentov.« 

Družbeni pomen raziskave

Mikroorganizmi so najštevilčnejši (in verjetno najpomembnejši) prebivalci tega planeta. Zato je ključno, da razumemo njihove medsebojne odnose in mehanizme, ki sprožijo prevlado enega mikroorganizma nad drugim, kar lahko posledično vpliva na biotsko pestrost mikrobnih združb. Mikroorganizmi vstopajo v negativne (napad, izkoriščanje) ali pozitivne (sodelovanje) interakcije, pri čemer zelo slabo poznamo posledice odnosov med predstavniki iste vrste bakterij. Ta znanja so ključna za razvoj bolj učinkovitih probiotikov in optimizacijo različnih mikrobno pogojenih bioprocesov.

 
Članek z naslovom »Kin discrimination drives territorial exclusion during Bacillus subtilis swarming and restrains exploitation of surfactin« je dostopen na povezavi.

Študijo je financirala Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (program P4-0116 in projekti J4-8228, J4 9302, J4-1775).