Хемотаксиса Реакция морской микроорганизмов к Micro-Scale питательных слоев
Summary
Изготовление микрожидкостных каналов и их реализация в экспериментах для изучения хемотаксиса нагула поведение морских микробов в питательную пятнистый морской пейзаж и плавание поведение бактерий в сдвиговом потоке описаны.
Abstract
Степень, в которой планктонных микробов могут использовать микромасштабной патчи ресурс будет иметь значительные последствия для океанических трофодинамика и биогеохимических потоков. Однако, чтобы воспользоваться питательной пятна в океане, плавание микробы должны преодолеть влияние физических сил в том числе молекулярной диффузии и турбулентного сдвига, который будет ограничивать доступность патчей и способность бактерий, чтобы найти их. До недавнего времени методологические ограничения есть исключается прямое экзаменов микробного поведения в местах обитания пятнистый и реалистичные мелкие условиях потока. Таким образом, большая часть наших знаний о микробной поведения в океан, было получено от теоретических предсказаний. Для получения новой информации о микробной нагула поведения в океане мы применили мягкие литографических методов изготовления развивать 2 микрожидкостных устройств, которые мы использовали для создания (я) микромасштабной питательных пятна с размерами и характеристиками диффузионного отношение к океанических процессов и (II) микромасштабной вихрей, с скоростях сдвига, соответствующие этим ожидается в океан. Эти микрожидкостных устройств позволили первое прямое изучение микробной плавания и хемотаксиса поведения в гетерогенных и динамические морской пейзаж. Комбинированное использование epifluorescence и микроскопии фазового контраста позволяют осуществлять прямое обследование физические размеры и диффузионных характеристик питательных патчей, в то время как наблюдения на уровне населения агрегатного ответа, в дополнение к плаванию поведении отдельных микробов. Эти эксперименты показали, что некоторые виды фитопланктона, гетеротрофных бактерий и простейших phagotrophic имеют большой опыт по поиску и использованию диффундирующих микромасштабной патчи ресурсов в очень короткие сроки. Мы также показали, что до умеренных скоростях сдвига, морские бактерии способны бороться с потоком и плавать в их среде по собственному желанию. Тем не менее, за порог высокий уровень сдвига, бактерии ориентированы в сдвиговом потоке и менее способны плавание без нарушения из потока. Microfluidics представляет собой новый и недорогой подход к изучению водной экологии микробов, и из-за его пригодность для точного создания реалистичных поля потока и подложки градиенты на микроуровне, идеально применимы к экзаменам микробного поведения на самых малых масштабов взаимодействия. Поэтому мы предлагаем микрофлюидики представляет собой ценный инструмент для получения лучшего понимания экологии микроорганизмов в океане.
Protocol
Discussion
Понимание того, как морские микроорганизмы взаимодействуют с местными химической и физической среды необходимо для более полного и точного восприятия роли планктонных микроорганизмов в океане питательных веществ и углеродного цикла (Azam и Малфатти 2007). Однако из-за малых масштабах (<мм), по кото?…
Acknowledgements
Мы хотели бы поблагодарить Microsystems технологий лаборатории Массачусетского технологического института за предоставленную нам возможность фильме часть этого видео в чистой комнате объекта.
Materials
| Material Name | Tipo | 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 |
Riferimenti
- 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).
- Blackburn, N., Fenchel, T., Mitchell, J. G. Microscale nutrient patches in plankton habitats shown by chemotactic bacteria. Science. 282, 2254-2256 (1998).
- Keymer, J. E., Galajda, P., Muldoon, C., Park, S., Austin, R. H. Bacterial metapopulations in nanofabricated landscapes. Proceedings of the National Academy of Science. 103, 17290-17295 (2006).
- Mao, H., Cremer, P. S., Manson, M. D. A sensitive, versatile microfluidic assay for bacterial chemotaxis. Proceedings of the National Academy of Science. 100, 5449-5454 (2003).
- Marcos, R., Stocker, Microorganisms in vortices: a microfluidic setup. Limnology and Oceanography: Methods. 4, 392-398 (2006).
- Park, S., Wolanin, P. M., Yuzbahyan, E. A., Lin, H., Darnton, N. C., Stock, J. B., Silberzan, P., Austin, R. Influence of topology on bacterial social interaction. Proceedings of the National Academy of Sciences. 100, 13910-13915 (2003).
- Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. Soft lithography in biology and biochemistry. Annual Review of Biomedical Engineering. 3, 335-373 (2001).
