Взаимодействие Vibrio cholerae с хищными бактериями на хитине указывает на альтернативный механизм образования биоплёнки в условиях морского снега

Vibrio cholerae — повсеместно распространённый морской микроорганизм, который растворяет и утилизирует хитин в толще морской воды. Как в морской среде, так и в кишечном тракте, он образует биоплёнки; ключевой вопрос о его образе жизни заключается в том, как разнообразные субстраты, с которыми он сталкивается, влияют на формирование биоплёнки и, в свою очередь, определяют его экологические взаимодействия. Здесь мы использовали взаимодействие «хищник — жертва» между V. cholerae и Bdellovibrio bacteriovorus как модель для изучения того, как хитиновый субстрат среды изменяет формирование биоплёнки и взаимодействия хищник — жертва. Мы обнаружили, что биоплёнки, связанные со стеклом, обеспечивают надёжную защиту V. cholerae от хищничества, одновременно позволяя сохраняться популяции хищных бактерий. Напротив, биоплёнки, связанные с хитином, обеспечивают меньшую защиту от хищничества и не поддерживают стабильную популяцию хищника. С помощью моделей перколяции и популяционной динамики мы показали, что эти изменения в динамике хищник — жертва в основном объясняются различиями в архитектуре биоплёнки между двумя условиями, которые меняют долю жертв, доступных для хищника. Выполнив направленные делеции компонентов матрикса биоплёнки, мы подтвердили это предположение, воспроизведя ключевые особенности взаимодействия хищник — жертва на хитине на поверхности стекла. Далее мы показали, что биоплёнки, выращенные на хитине, образуют значительно меньше канонических компонентов матрикса биоплёнки и вместо этого опираются на другие внеклеточные структуры. В целом наши эксперименты показывают, как субстрат роста может изменять состав матрикса биоплёнки и как эти изменения архитектуры биоплёнки и клеточной организации могут влиять на экологические взаимодействия более высокого порядка.