Bakterier har sannolikt överlevt i munhålan och har utvecklats för att dela sig längs sin längdaxel utan att skiljas från varandra. Ett forskarlag som leds av miljöcellsbiolog Silvia Bulgheresi från universitetet i Wien och mikrobiell genetiker Frédéric Veyrier från Institut national de la recherche scientifique (INRS) har precis publicerat sina nya insikter i Nature Communications . I sitt arbete beskrev de delningssättet för dessa larvliknande bakterier och deras utveckling från en stavformad förfader. De föreslår att etablera Neisseriaceae orala bakterier som nya modellorganismer som kan hjälpa till att lokalisera nya antimikrobiella mål.

Även om vår mun hyser över 700 arter av bakterier, och dess mikrobiota är lika varierande som vår tarm, är inte mycket känt om hur orala bakterier växer och delar sig. Munnen är en tuff plats att leva i för bakterier. Epitelcellerna som kantar den inre ytan av munhålan avges ständigt, och tillsammans med salivflödet kommer organismer som bebor denna yta därför att kämpa för att fästa sig.

Det är möjligt att bakterier i familjen Neisseriaceae har utvecklat ett nytt sätt att föröka sig för att bättre hålla sig till våra munnar. Medan typiska stavar delar sig tvärs och sedan lossnar från varandra, fäster dock några kommensala Neisseriaceae som lever i våra munnar till substratet med sina spetsar och delar sig i längdriktningen - längs sin långa axel. Utöver det, när celldelningen är klar, förblir de fästa vid varandra och bildar larvliknande filament. Vissa celler i det resulterande filamentet antar också olika former, möjligen för att utföra specifika funktioner till fördel för hela filamentet. Forskarna förklarar, "Multicellularitet möjliggör samarbete mellan celler, till exempel i form av arbetsdelning, och kan därför hjälpa bakterier att överleva näringsstress."

Teamet av forskare använde först elektronmikroskopi för att kartlägga, över familjen Neisseriaceae, bakteriecellsformer som inkluderar de två standardcellformerna (stav och coccus) förutom de larvliknande filamenten. Genom att jämföra deras cellformer och genom i hela Neisseriaceae-familjen kunde forskarna dra slutsatsen att de flercelliga, längsgående delande bakterierna utvecklades ur stavformade, tvärgående delande bakterier. Dessutom kunde de peka ut vilka gener som troligen var ansvariga för den ovanliga multiplikationsstrategin.

De använde sedan fluorescensmärkningstekniker för att visualisera progressionen av celltillväxt i de flercelliga bakterierna och jämförde slutligen den genetiska sammansättningen av dessa med "klassiska" stavformade arter. Slutligen försökte de återskapa den evolutionen genom att introducera de genetiska förändringarna i stavformade Neisseriaceae. Även om de inte kunde tvinga stavformade bakterier att bli flercelliga, resulterade genetisk manipulation i längre och tunnare celler. "Vi spekulerar i att under evolutionens gång, genom en omarbetning av förlängnings- och delningsprocesserna, förändrades cellformen, kanske för att trivas bättre i munhålan", säger Frédéric Veyrier.

"Förutom att de hjälper oss att förstå hur cellformen utvecklades, kan flercelliga Neisseriaceae vara användbara för att studera hur bakterier lärt sig att leva fästa vid ytan på djur, det enda stället där de har visat sig förekomma hittills. Hälften av oss bär dem i våra munnar, förresten", förklarar Silvia Bulgheresi från institutionen för funktionell och evolutionär ekologi vid universitetet i Wien.

Philipp Weber från University of Vienna, Ph.D., en student i Bulgheresis team som också arbetade med studien, framhåller att "att expandera det cellbiologiska området till ytterligare morfologier och symbiotiska arter är också avgörande för att öka poolen av protein mål (t.ex. antibiotikamål) för biofarmaceutiska tillämpningar."

Sammy Nyongesa, en Ph.D. student i Veyriers team från INRS, tillägger:"Ett evolutionärt tillvägagångssätt, som det som genomförts här för Neisseriaceae, kan kasta ljus över nya, oförutsedda proteinmål." + Utforska vidare

Okonventionell celldelning i Karibiska havet