Количественная оценка структуры биоплёнок с помощью новой компьютерной программы COMSTAT

Структурную организацию четырёх микробных сообществ анализировали с помощью новой компьютерной программы COMSTAT, включающей десять показателей для количественной оценки трёхмерных наборов изображений биоплёнок. Монокультурные биоплёнки четырёх бактерий — Pseudomonas putida, P. aureofaciens, P. fluorescens и P. aeruginosa — меченных зелёным флуоресцентным белком (GFP), выращивали в проточных камерах на определённой минимальной питательной среде. Анализ с помощью программы COMSTAT четырёх параметров структуры биоплёнки — средней толщины, шероховатости, покрытия поверхности и отношения площади поверхности к объёму — показал, что четыре штамма Pseudomonas формируют биоплёнки по разным типам. Для P. putida был характерен уникальный паттерн развития: сначала на поверхности формировались отдельные клетки, затем они объединялись в микроколонии, которые впоследствии сменялись длинными филаментами и вытянутыми скоплениями клеток. P. aeruginosa колонизировала всю поверхность и формировала плоские однородные биоплёнки. Биоплёнки P. aureofaciens напоминали биоплёнки P. aeruginosa, однако этот штамм был более склонен к образованию микроколоний. Наконец, структура биоплёнок P. fluorescens имела промежуточный фенотип между фенотипами P. putida и P. aureofaciens. Анализ биоплёнок P. aureofaciens, выращенных на минимальных средах с содержанием цитрата 0,03, 0,1 или 0,5 мМ, показал, что средняя толщина биоплёнки увеличивалась с повышением концентрации цитрата. Кроме того, при снижении концентрации цитрата возрастала шероховатость биоплёнки, тогда как при повышении его концентрации увеличивалось отношение площади поверхности к объёму.