Réponse chimiotactique des micro-organismes marins à l'échelle micro nutriments des couches
Summary
La fabrication des canaux microfluidiques et de leur mise en œuvre dans des expériences pour étudier le comportement chimiotactique butinage des microbes marins dans un paysage parcellaire des éléments nutritifs et le comportement de nage des bactéries dans les flux de cisaillement sont décrits.
Abstract
La mesure dans laquelle les microbes planctoniques peuvent exploiter des parcelles de ressources micro-aura des implications considérables pour trophodynamique océaniques et flux biogéochimiques. Cependant, pour profiter de correctifs de nutriments dans l'océan, les microbes de natation doit surmonter l'influence de forces physiques, y compris la diffusion moléculaire et turbulente de cisaillement, ce qui limite la disponibilité de correctifs et de la capacité des bactéries à les localiser. Jusqu'à récemment, les limites méthodologiques ont empêché les examens directs de comportement microbien dans des habitats fragmentaires et réaliste des conditions d'écoulement à petite échelle. Ainsi, beaucoup de nos connaissances actuelles concernant le comportement microbien dans l'océan a été obtenue à partir des prédictions théoriques. Pour obtenir de nouvelles informations sur le comportement alimentaire microbien dans l'océan, nous avons appliqué les techniques de fabrication souples lithographiques pour développer deux dispositifs microfluidiques, que nous avons utilisés pour créer des (i) micro-nutriments patchs avec des dimensions et des caractéristiques de diffusion pertinents pour les processus océaniques et (ii) micro- tourbillons, avec des taux de cisaillement correspondant à ceux attendus dans l'océan. Ces dispositifs microfluidiques ont permis un premier examen direct de la natation et le comportement microbien dans un paysage chimiotactiques hétérogènes et dynamiques. L'utilisation combinée de la microscopie à épifluorescence et contraste de phase permet d'examens directs des dimensions physiques et caractéristiques de diffusion de correctifs en éléments nutritifs, tout en observant la réponse agrégative niveau de la population, en plus du comportement de nage des microbes individuels. Ces expériences ont révélé que certaines espèces de phytoplancton, bactéries hétérotrophes et les protistes phagotrophic sont aptes à repérer et exploiter les ressources de diffusion des correctifs microscopique dans des délais très courts. Nous avons également montré que jusqu'à modérée des taux de cisaillement, les bactéries marines sont capables de lutter contre le flux et nager à travers leur environnement à leur propre gré. Cependant, au-delà d'un niveau de cisaillement seuil élevé, les bactéries sont alignés dans le flux de cisaillement et sont moins capables de nager sans perturbation de l'écoulement. Microfluidique représente une approche novatrice et peu coûteuse pour l'étude de l'écologie microbienne aquatique, et en raison de son aptitude à créer des champs d'écoulement précision réaliste et gradients substrat à l'échelle microscopique, est idéalement applicable aux examens du comportement microbien à la plus petite des échelles d'interaction. Nous suggérons donc que la microfluidique représente un outil précieux pour l'obtention d'une meilleure compréhension de l'écologie des microorganismes dans l'océan.
Protocol
Discussion
Une compréhension de comment les microbes marins interagissent avec leur composition chimique locale et l'environnement physique est indispensable pour une perception plus complète et précise du rôle des micro-organismes planctoniques dans les océans des nutriments et de carbone de cycles (Azam et Malfatti 2007). Toutefois, en raison de la petite échelle (mm <) sur lequel de nombreuses interactions microbiennes importantes ont lieu, les limites techniques ont empêché un examen détaillé du comportement microbien dans le hét…
Acknowledgements
Nous tenons à remercier Microsystems Laboratories technologie au MIT pour nous permettre à une partie de film de cette vidéo dans la salle blanche.
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
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