新的研究发现了一种在*马特鲁科廷棒状菌*（*Corynebacterium matruchotii*）中显著的细胞分裂方式，这种细菌是牙菌斑中最常见的细菌之一。这种丝状细菌利用一种罕见现象，称为多裂分裂，同时分裂成多个细胞。
有趣的是，地球上最丰富的生态系统之一就位于你的口腔中。这个小空间里栖息着500多种不同的细菌，每种细菌都存在于被称为生物膜的结构化社区中。这些细菌大多数通过分裂成两个细胞来繁殖，其中一个母细胞产生两个子细胞。
最近，由海洋生物实验室（MBL）和 ADA Forsyth 进行的研究突出了*马特鲁科廷棒状菌*中独特的细胞分裂方式，这种细菌通常出现在牙菌斑中。这些丝状细菌可以一次性分裂成多达14个细胞，这是一种罕见的生殖过程，称为多裂分裂。研究结果已发表在本周的《美国国家科学院院刊》（*Proceedings of the National Academy of Sciences*）上。
研究人员指出，*C. matruchotii* 细胞的分裂可以产生多个 daughter 细胞，这取决于原始母细胞的长度。这些细胞主要在母丝的一个末端生长，这一过程被称为“末端延伸”。
在牙菌斑中，即一种生物膜，*C. matruchotii* 丝状体作为支撑结构。牙菌斑只是人类体内众多微生物群落之一，这些微生物群落统称为“人类微生物组”。这一发现增强了我们对这些细菌如何生长、与其他细菌争夺资源并在复杂的牙菌斑环境中保持结构稳定性的理解。
“正如珊瑚礁由珊瑚组成，森林由树木组成，我们口中的牙菌斑中也有*棒状菌*。这些细菌就像森林中的一棵大型灌木树，形成了为各种其他细菌物种提供栖息地的结构，”合著者、ADA Forsyth的高级科学家兼MBL的兼职科学家杰西卡·马克·韦尔奇（Jessica Mark Welch）解释道。
“这些生物膜就像微型雨林，细菌在生长和分裂的过程中相互作用。我们相信，*C. matruchotii* 的独特细胞周期使这种细菌能够在生物膜中形成非常密集的网络，”首席作者、MBL研究科学家斯科特·奇米列斯基（Scott Chimileski）说。
微生物森林
这项研究基于2016年发表的一篇论文，采用了一种来自MBL的先进成像方法，称为CLASI-FISH（组合标记和光谱成像荧光原位杂交），展示了从健康个体取样的牙菌斑的空间组织。早期研究发现了被称为“刺猬”的细菌群落，由于其外观，丝状*马特鲁科廷棒状菌*细胞构成了结构的骨架。
当前研究深入探讨了*马特鲁科廷棒状菌*的生物学，使用时间推移显微镜观察这些丝状细胞是如何发展的。科学家们不仅捕捉到了这个微生物雨林中的一个瞬间，还能够实时观察细菌生长的动态。他们记录了细菌如何相互作用、占据空间，以及*马特鲁科廷棒状菌*是如何以如此独特的方式生长的。
“要理解各种细菌在牙菌斑生物膜中是如何合作的，我们首先需要了解这些细菌的基本生物学，这些细菌是仅存在于人类口腔中的，”马克·韦尔奇表示。
牙医建议每天至少刷牙两次，从而去除牙菌斑。然而，尽管严格刷牙，这种生物膜不可避免地会重新出现。通过分析每小时微米级的细胞拉长测量，研究人员估计*马特鲁科廷棒状菌*的群落每天可以生长到半毫米。
其他类型的*棒状菌*存在于人类微生物组的不同部分，如皮肤和鼻腔。然而，这些皮肤和鼻腔形式的*棒状菌*较短，呈杆状，并没有观察到通过末端延伸进行拉长或通过多裂分裂进行繁殖。
“牙菌斑的密集和竞争环境可能影响了这一独特生长方式的发展，”奇米列斯基补充道。
探索性生长
*马特鲁科廷棒状菌*缺乏鞭毛，这种细胞器负责细菌运动。由于这些细菌无法游泳，研究人员推测其独特的延长和分裂可能为它们探索栖息地提供了一种方式，就像真菌的菌丝网络和土壤栖息的*链霉菌*细菌一样。
“如果这些细胞能够 preferentially 向营养物质或其他物种移动以进行有益的相互作用，这将增强我们对牙菌斑生物膜的空间排列是如何建立的理解，”奇米列斯基指出。
“谁能想象我们的嘴里会寄宿着一种在细菌领域中具有如此独特生殖策略的微生物呢？”合著者、ADA Forsyth的首席研究员及海洋生物实验室的前主任加里·博里西（Gary Borisy）说。“下一步是理解这种策略对我们嘴巴和身体健康的意义。”
