الكيميائي استجابة الكائنات المجهرية البحرية الصغيرة الحجم لطبقات غذائية
Summary
موصوفة تلفيق قنوات ميكروفلويديك وتنفيذها في تجارب لدراسة السلوك الكيميائي تستخدم علفا للميكروبات البحرية داخل المغذيات الطبيعية البرية والبحرية وسلوك غير مكتمل للسباحة داخل البكتيريا تدفق القص.
Abstract
والدرجة التي يمكن أن تستغل الميكروبات العوالق بقع الموارد الميكروسكيل لها آثار كبيرة للالديناميكية المحيطية والتمويه البيوجيوكيميائية. ومع ذلك ، للاستفادة من بقع المغذيات في المحيطات ، والميكروبات السباحة يجب التغلب على تأثيرات القوى المادية بما في ذلك نشر الجزيئية والقص المضطربة ، والتي سوف تحد من توافر بقع وقدرة البكتيريا على العثور عليهم. حتى وقت قريب ، قد حالت دون قيود المنهجية الفحوص الجرثومية المباشرة للسلوك داخل الموائل غير متجانسة وواقعية ظروف التدفق على نطاق صغير. وبالتالي ، فقد تم شراء الكثير من معرفتنا الحالية بشأن السلوك الميكروبي في المحيط من التنبؤات النظرية. للحصول على معلومات جديدة عن السلوك تستخدم علفا للميكروبات في المحيطات لدينا تطبيق تقنيات التصنيع لينة الطباعة الحجرية لتطوير أجهزة ميكروفلويديك 2 ، والتي استخدمناها لإنشاء (ط) الميكروسكيل بقع المغذيات ذات أبعاد وخصائص ناشر ذات الصلة لعمليات المحيطات والميكروسكيل (II) الدوامات ، مع معدلات مماثلة لتلك القص المتوقع في المحيط. وقد أتاحت هذه الأجهزة ميكروفلويديك الفحص الاول المباشر للسباحة الميكروبية والسلوك الكيميائي داخل المناظر البحرية غير المتجانسة والحيوية. الجمع بين استخدام والتخلص epifluorescence المجهري المقابل تسمح الامتحانات مباشرة للأبعاد المادية والخصائص ناشر من بقع المواد الغذائية ، مع مراعاة استجابة حصري على مستوى السكان ، بالإضافة إلى السلوك الفردي للسباحة الميكروبات. وقد كشفت هذه التجارب أن بعض أنواع العوالق النباتية والبكتيريا متغايرة والأولانيات ابتلاعي التغذي بارعون في تحديد مكان واستغلال الموارد الميكروسكيل بقع نشرها ضمن أطر زمنية قصيرة جدا. أظهرنا أيضا أن تصل إلى معدلات معتدلة القص ، والبكتيريا البحرية قادرة على مكافحة تدفق والسباحة من خلال بيئتهم في تلقاء نفسها. ومع ذلك ، ما وراء القص مستوى عتبة عالية ، تتماشى البكتيريا في تدفق القص وأقل قدرة على السباحة من دون إزعاج من التدفق. على microfluidics يمثل نهجا جديدا وغير مكلفة لدراسة البيئة المائية الميكروبية ، ونظرا لمدى ملاءمتها لخلق مجالات تدفق بدقة واقعية والتدرجات الركيزة في microscale ، ينطبق بشكل مثالي لامتحانات السلوك الميكروبية في موازين أصغر من التفاعل. ولذلك نقترح على microfluidics يمثل أداة قيمة للحصول على فهم أفضل لإيكولوجيا كائنات دقيقة في المحيط.
Protocol
Discussion
فهم كيف تتفاعل مع الجراثيم البحرية الكيماوية المحلية والبيئة المادية أمر حتمي لتصور أكثر اكتمالا والدقيق للدور الكائنات الدقيقة في العوالق المغذيات المحيطات ودورات الكربون (عزام وMalfatti 2007). ومع ذلك ، ونظرا لجداول صغيرة (<ملم) على كثير من التفاعلات التي تجري الميكروبية الهامة ،…
Acknowledgements
نود أن نشكر مايكروسيستمز تكنولوجيا مختبرات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على السماح لنا الفيلم جزء من هذا الفيديو في غرفة نظيفة.
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).
