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Nas últimas décadas, os micróbios foram reconhecidas como comunidades sociais associados com vários ecossistemas da Terra 1,2. Em contraste com as culturas planctônicas utilizados na prática laboratorial geral, os micróbios no ambiente mostram uma grande variedade de estruturas espaciais da comunidade, dependendo da configuração ecológico. Sistemas microbianos simples podem ser utilizados para compreender a consequência de estruturas espaciais sobre a evolução das interacções sociais 3,4. Publicações nos últimos 2-3 anos usando ambos os sistemas modelo eucarióticos e procarióticos destacou o impacto das estruturas espaciais sobre a estabilidade da cooperação no seio das populações microbianas 5-8. Além disso, obrigam as interacções entre os micróbios, por exemplo, alimentação cruzada metabólica, podem também alterar a distribuição espacial dos parceiros interactuantes 9-11. A influência da estrutura espacial nesses estudos é principalmente examinada utilizando células sésseis anexado superfície que habitam o modobiofilmes -chamado ou em colónias em crescimento na superfície de um meio de agar. A deriva genética resultando em alta variedade espacial pode ser observado em colônias microbianas onde o esgotamento de nutrientes na borda de um resultado de expansão de divisão celular mediadas em série de gargalos genéticos que faz com alta probabilidade de fixação local para certos linages clonais 12. A deriva genética pode ser, portanto, utilizados para examinar o papel da segregação espacial em colônias microbianas.
No ambiente, os biofilmes são comunidades multiespecíficas rodeados por matriz polimérica auto-produzido 13. Estrutura de biofilme, função e estabilidade dependem de uma complexa rede de interações sociais onde os sinais de câmbio bactérias, componentes e recursos da matriz, ou competir por espaço e nutrientes por meio de toxinas e antibióticos. Bacillus subtilis é um solo de habitação e bactéria colonizadora raiz que desenvolve altamente organizada comunidades de biofilme 14. Em analogia com o social,insectos, B. células subtilis empregar uma divisão da estratégia de trabalho, o desenvolvimento de subpopulações de produtores da matriz extracelular e canibais, células móveis, esporos dormentes e outros tipos de células 15,16. O processo de diferenciação é dinâmico e pode ser alterada por condições ambientais 17,18.
Estratégias de colonização por bactérias da superfície pode ser facilmente manipulados sob condições de laboratório, modificando a concentração de agar no meio de crescimento. Em níveis de agar baixas (0,2-0,3%), as bactérias que abrigam flagelos ativa são capazes de nadar, enquanto agar semi-sólido (0,7-1% de agar) facilita comunidade dirigida flagelo se espalhando, chamado de enxame 19-21. Na ausência de flagelo, certas estirpes bacterianas são capazes de se mover ao longo do meio semi-sólido por via de deslizamento, isto é, expansão da população dependente crescimento facilitada pela matriz exopolissacarídeo e outros compostos de hidrofobina secretadas 22-24. Por fim, as bactérias que são capable da forma de desenvolvimento de biofilme colônias arquitetonicamente complexos em meio agar rígido (1,2-2%) 14,17,25. Enquanto essas características são examinadas em laboratório, ajustando com precisão as condições, em habitats naturais dessas estratégias de divulgação de superfície pode trânsito gradualmente de um para outro, dependendo das condições ambientais 26. Enquanto motilidade única base da célula é crítico durante o início do desenvolvimento do biofilme na interface ar-líquido em bactérias tanto Gram-positivas e -negativas 27, biofilmes complexos de colónias de B. subtilis não são afectadas pela eliminação de motilidade flagelar 28. No entanto, a organização espacial durante o desenvolvimento do B. subtilis biofilmes de colónias depende da densidade do inoculo bacteriano utilizado para iniciar o biofilme 8.
Aqui, usamos B. subtilis para mostrar que a segregação espacial durante a colonização da superfície depende do mecanismo de motili nível da populaçãoTy (ou seja enxame ou deslizante), e o desenvolvimento de colónias de biofilme depende da densidade da célula fundadora. Apresenta-se uma ferramenta de microscopia fluorescente que pode ser aplicado para monitorizar continuamente o crescimento microbiano biofilme, a colonização da superfície e variedade na escala macro. Além disso, um método de quantificação é apresentada para determinar a abundância relativa estirpe na população.