転倒抑制は群集運動の保存された特徴である

Tumble Suppression Is a Conserved Feature of Swarming Motility.

• Jonathan D Partridge
• Nguyen T Q Nhu
• Yann S Dufour
• Rasika M Harshey

抄録

多くの細菌は、鞭毛駆動型の運動性を利用して群をなしたり、表面の地形を集団で移動したりしている。細菌の群集運動への適応には、細胞伸長、ハイパーフラゲリング、特殊なステーター蛋白質の採用、界面活性剤の分泌などがあるが、最近では、細菌の群集運動への適応として、細胞伸長、ハイパーフラゲリング、特殊なステーター蛋白質の採用、界面活性剤の分泌などがある。私たちは最近、別の細菌の群集適応を実証しました。本研究では、群集中の運動性パラメータの変化は、我々が調査した細菌群に特有のものではなく、多様な細菌群に共通していることを示した。群れの中の細菌は、群れをなして移動するのが特徴的であり、数百のダイナミックなラフトが連続的に形成されて解離する複雑な渦巻き状の動きを示している。群集中にタンブルバイアスが減少し、その結果、その走行時間が長くなるという特性が実証されたことから、バクテリアの群れ内でのサイドバイサイドの整列と凝集を維持し、促進することが期待されます。この研究では、グラム陽性とグラム陰性の両方の5つの異なる細菌種で、それぞれがユニークな生息環境に生息し、私たちの健康にユニークな問題を提起している、同様の低いタンブルバイアスを観察しました。本研究で調査したすべての種の細菌群において、ランタンブル・バイアスが変化していることは、この行動適応が群れを作るために重要であることを示唆している。

Many bacteria use flagellum-driven motility to swarm or move collectively over a surface terrain. Bacterial adaptations for swarming can include cell elongation, hyperflagellation, recruitment of special stator proteins, and surfactant secretion, among others. We recently demonstrated another swarming adaptation in , wherein the chemotaxis pathway is remodeled to decrease tumble bias (increase run durations), with running speeds increased as well. We show here that the modification of motility parameters during swarming is not unique to but is shared by a diverse group of bacteria we examined-, , , , and -suggesting that increasing run durations and speeds are a cornerstone of swarming. Bacteria within a swarm move characteristically in packs, displaying an intricate swirling motion in which hundreds of dynamic rafts continuously form and dissociate as the swarm colonizes an increasing expanse of territory. The demonstrated property of to reduce its tumble bias and hence increase its run duration during swarming is expected to maintain and promote side-by-side alignment and cohesion within the bacterial packs. In this study, we observed a similar low tumble bias in five different bacterial species, both Gram positive and Gram negative, each inhabiting a unique habitat and posing unique problems to our health. The unanimous display of an altered run-tumble bias in swarms of all species examined in this investigation suggests that this behavioral adaptation is crucial for swarming.

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