Respuesta quimiotáctica de los microorganismos marinos a escala micro nutrientes Capas
Summary
La fabricación de los canales de microfluidos y su aplicación en los experimentos para estudiar el comportamiento quimiotáctico de alimentación de los microbios marinos dentro de un paisaje marino irregular de nutrientes y el comportamiento de la natación de las bacterias dentro del flujo de corte se describen.
Abstract
El grado en que los microbios planctónicos pueden explotar los parches de la microescala de recursos tendrán una repercusión importante en trofodinámica oceánica y el flujo de bioquímicos. Sin embargo, para tomar ventaja de los parches de nutrientes en el océano, los microbios de natación deben superar las influencias de las fuerzas físicas como la difusión molecular y turbulenta corte, lo que limitará la disponibilidad de parches y la capacidad de las bacterias para localizarlos. Hasta hace poco, las limitaciones metodológicas han impedido exámenes directos del comportamiento microbiano en los hábitat irregulares y realista a pequeña escala las condiciones de flujo. Por lo tanto, gran parte de nuestros conocimientos actuales sobre el comportamiento microbiano en el océano ha sido obtenida a partir de las predicciones teóricas. Para obtener nueva información sobre el comportamiento de forrajeo de microbios en el océano se han aplicado las técnicas de fabricación suave litográfica para desarrollar dos dispositivos de microfluidos, que hemos utilizado para crear (i) micro nutrientes parches con las dimensiones y características difusivas relevante para los procesos oceánicos y microescala (ii) vórtices, con tasas de corte correspondiente a los esperados en el océano. Estos dispositivos de microfluidos, han permitido un primer examen directo de la natación microbianas y el comportamiento quimiotáctico dentro de un paisaje marino heterogéneo y dinámico. El uso combinado de epifluorescencia y microscopía de contraste de fase permite exámenes directos de las dimensiones físicas y las características difusivas de los parches de nutrientes, mientras que la observación de la respuesta de agregación a nivel de población, además de la conducta de nado de los microbios individuales. Estos experimentos han revelado que algunas especies de fitoplancton, bacterias y protistas heterótrofos phagotrophic son expertos en localizar y explotar la difusión de los parches de los recursos de la microescala, en plazos muy cortos. También se ha demostrado que hasta las moderadas tasas de corte, las bacterias marinas son capaces de luchar contra la corriente y nadar a través de su entorno a su propia voluntad. Sin embargo, más allá de un umbral de corte de alta, las bacterias se alinean en el flujo de tensiones y son menos capaces de nadar sin interrupción de la corriente. Microfluídica representa un enfoque novedoso y de bajo costo para el estudio de la ecología microbiana acuática, y debido a su idoneidad para la creación de campos con precisión realista del flujo y los gradientes de sustrato en la microescala, es ideal aplicable a los exámenes del comportamiento microbiano en las escalas más pequeñas de la interacción. Por lo tanto, sugieren que la microfluídica representa una herramienta valiosa para la obtención de una mejor comprensión de la ecología de los microorganismos en el océano.
Protocol
Discussion
Una comprensión de cómo los microbios marinos interactúan con sus productos químicos locales y el medio ambiente físico es imprescindible para una percepción más completa y precisa del papel de los microorganismos del plancton en los océanos y los nutrientes de carbono de ciclos (Azam y Malfatti 2007). Sin embargo, debido a las pequeñas escamas (mm <) sobre el cual muchas de las interacciones microbianas importantes tienen lugar, las limitaciones técnicas han impedido que los exámenes detallados del comportamiento microbiano d…
Acknowledgements
Nos gustaría dar las gracias Microsystems Technology Laboratories en el MIT por permitirnos filmar parte del video en las instalaciones de sala blanca.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| PDMS, Sylgard 184 | Silicone Elastomer Kit | Dow Corning, Midland, MI, USA | http://www.ellsworth.com/sylgard.html | |
| SU8-2100 | Photoresist | MicroChem, Newton, MA, USA | www.microchem.com | |
| Nikon Eclipse TE2000-E inverted microscope | Microscope | Nikon, Japan | ||
| PEEK tubing (0.762 mm ID, 1.59 mm OD) | Tool | Upchurch Scientific, Oak Harbor, WA, USA | www.upchurch.com | |
| Syringes (Luer-Lok Tip) | Tool | BD, Franklin Lakes, NJ, USA | ||
| Fitting Part P-704-01 | Tool | Upchurch Scientific, Oak Harbor, WA, USA | To connect tubing to Luer-Lok Tip Syringes | |
| Syringe Pump (PHD 2000 Programmable) | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA | ||
| CCD Camera (PCO 1600) | Equipment | Cooke, Romulus, MI, USA |
References
- Azam, F., Malfatti, F. Microbial structuring of marine ecosystems. Nature Reviews Microbiology. 5, 782-791 (2007).
- Blackburn, N., Azam, F., Hagstrom, A. Spatially explicit simulations of a microbial food web. . Limnology and Oceanography. 42, 613-622 (1997).
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