Số điện thoại: 024 6683 9670
Đăng ký
Đăng nhập
![[Vietnamese]](/html/style/images/lang-vie.jpg){kind=small}
![[English]](/html/style/images/lang-eng.jpg){kind=small}
Kỳ 1: Phân tích các mẫu vi khuẩn
Các kỹ thuật cổ điển và mới được cập nhật giúp các nhà vi sinh vật tiến gần hơn đến đề tài nghiên cứu và định lượng được.
Sự đa dạng tuyệt vời của vi khuẩn, bất kể từ ruột người hay từ đáy đại dương, tiếp tục dẫn dắt các nhà nghiên cứu khám phá hành vi của vi khuẩn. Khi nghiên cứu bước vào thời đại của DNA, kính hiển vi đã không đáp ứng được các lỗ hổng trong hiểu biết về các chuyển động co giật, bơi lội hay bò của cá thể vi khuẩn hay một khuẩn lạc.
Nghiên cứu về hành vi của vi khuẩn yêu cầu các kỹ thuật để quan sát, theo dõi và phân tích các sinh vật trong chuyển động. Ngày nay, điều này bao gồm các công cụ mới như thông báo huỳnh quang được mã hóa gen và các tiến bộ của các công cụ cũ như các phương pháp định lượng để phân tích các vòng xoáy và vòng xoắn phức tạp của các quần thể vi khuẩn phát triển trên các đĩa thạch. “Thậm chí kính hiển vi cũng đã có một sự trở lại sau hai thập kỷ nhờ sự ra đời của các máy quay nhỏ tương đối rẻ và các chương trình phân tích hình ảnh ngày càng tinh vi”, nhà sinh vật Nicolas Biais của trường đại học Brooklyn giải thích.
Các nhà khoa học đã tìm ra một số giải pháp sáng tạo để nghiên cứu chuyển động của vi khuẩn đồng loạt hoặc đơn lẻ.
Ảnh: Khuẩn lạc xoáy Paenibacillus, đường kính 8cm.
Những đốm sáng là những nhóm vi khuẩn dày đặc, gọi là các xoáy, quần thể này bao xung quanh một trung tâm chung. Khi các tế bào tái tạo, xoáy mở rộng và di chuyển ra ngoài như một đơn vị để lại phía sau một vệt lớn các tế bào già hơn không thể tái tạo mà hợp thành các nhánh. Các xoáy dẫn đầu gửi đi các tín hiệu thúc giục các tế bào trong các nhánh tạo mới, các xoáy di chuyển nhanh sẽ trở thành các xoáy dẫn đầu mới. (màu vàng hiển thị mật độ tế bào cao, màu đỏ hiển thị mật độ tế bào thấp)
Các nhà nghiên cứu: Eshel Ben-Jacob, Giáo sư Vật lý tại Đại học Tel Aviv và Giáo sư kiêm nhiệm về hóa sinh học và sinh học tế bào tại Đại học Rice; Colin Ingham, Giám đốc Khoa học tại MicroDish, Utrecht, Hà Lan.
Thách thức: Các nhà vi sinh vật sớm nhanh chóng nhận ra rằng các xoáy và vệt trong đĩa petri khác nhau giữa các chủng vi khuẩn. Các tương tác đơn giản nhất giữa các chủng đã dễ dàng được giải mã: ví dụ khi các chủng cạnh tranh phát triển trên cùng một đĩa gặp nhau, khu vực ranh giới được gọi là Dienes là hoàn toàn nhìn thấy được nhưng mắt người lại có xu hướng giải thích các mẫu theo các động lực phức tạp hơn.
Giải pháp: Đối với Colin Ingham, mô tả mẫu khuẩn lạc vi khuẩn một cách định lượng nghĩa là cần cả các nhà toán học và vật lý học. Ông đã hợp tác với Ben-Jacob để nghiên cứu hành vi quần thể của một loại vi khuẩn hình thành mẫu (pattern-forming) mà nhóm thí nghiệm của Ben-Jacob phát hiện ra vào những năm 1990, được gọi là xoáy Paenibacilllus. Họ cùng nhau quay lại với các phương pháp truyền thống nhiều hơn trong việc quan sát các mẫu khuẩn lạc qua một kính hiển vi.
Trong các điều kiện phát triển được kiểm soát, các nhà nghiên cứu đặt các khuẩn lạc của họ vào tình trạng thách thức khác nhau như thiếu dinh dưỡng hay thay đổi độ ẩm. Sau đó, họ nhuộm màu và chụp hình các khuẩn lạc để tìm hiểu làm thế nào các thách thức tác động đến khả năng vận động của vi khuẩn và sự hình thành mẫu. Ben-Jacob nói: “Đây là những kỹ thuật rất đơn giản nhưng bạn cần xem xét mức độ cá thể để xem làm thế nào các vi khuẩn trao đổi với nhau”.
Thông qua sự hợp tác, Ingham và Ben-Jacob đã khám phá các mô hình tổ chức trong quần thể xoáy P ngoằn ngoèo trên môi trường thạch mềm. Trên bề mặt thạch cứng hơn, vi khuẩn hình hành các khuẩn lạc phức tạp đính trên các xoáy mà từ đó các khuẩn lạc mở rộng – tính năng truyền cảm hứng cho xoáy P. Bằng cách theo dõi các tế bào đột biến theo khung thời gian - chụp hình và đo các giá trị như góc uốn, cánh tay và tốc độ của các tiểu quần thể khác nhau trong khuẩn lạc, các nhà nghiên cứu đã đưa ra mô tả định lượng đầu tiên của động lực quần thể vi khuẩn.
Công trình tiếp theo đã làm sáng tỏ những quy tắc đơn giản mà có thể làm phát sinh “các quyết định” về hướng chuyển động của khuẩn lạc và tiết lộ sự hợp tác rõ ràng của xoáy P với nấm Aspergillus fumigatus. Vi khuẩn di chuyển đã mang theo các bào tử nấm cùng với quần thể và vượt qua những khoảng trống không khí trong môi trường thạch mà thường là một trở ngại cho chuyển động của vi khuẩn qua cầu nối được làm từ sợi nấm.
DIY: Ingham giới thiệu ImageJ, một bộ xử lý hình ảnh và chương trình phân tích được phát triển tại Viện Y tế Quốc gia (NIH), Hoa Kỳ. Chương trình có thể chạy trực tuyến hoặc tải về và bao gồm hàng loạt hỗ trợ đa dạng cho nhiều ứng dụng. Các nhà vi sinh vật sử dụng nó để phân tích các hình dạng, quét theo từng khung hình qua một video cho chuyển động hoặc hơn nữa. Các câu hỏi và vấn đề thắc mắc có thể đăng trực tuyến tại trang web của NIH và bạn sẽ nhận được câu trả lời.
Kỳ 2: Theo dõi nhiều vi khuẩn cùng một lúc
Kỳ 3: Phát hiện số lượng nhỏ vi khuẩn trong các bệnh lây nhiễm
Kỳ cuối: Đo lường các lực được tạo ra bởi vi khuẩn
Theo www.the-scientist.com
Tin bài khác
![[VIDEO] Hội thảo “Chất lượng nước – Những kỹ thuật mới nhất trong đảm bảo và kiểm soát chất lượng”](/resize/363/thu-vien-anh/hoi-thao-chat-luong-nuoc-vinalab-jaima-2024-12x363x4.jpg)
