Динамика «хищник — жертва» у Vibrio cholerae на хитине указывает на альтернативный механизм образования биоплёнки в условиях морского снежного осадка

Vibrio cholerae — широко распространённая морская бактерия, которая растворяет и использует хитин в толще морской воды. И в морской среде, и в кишечном тракте V. cholerae образует биоплёнки: как разнообразные поверхности, с которыми сталкивается V. cholerae, влияют на формирование биоплёнки и, в свою очередь, на её экологические взаимодействия с другими микроорганизмами? Здесь мы используем взаимодействие между хищником Bdellovibrio bacteriovorus и V. cholerae как модель, чтобы изучить, как экологический субстрат — хитин — изменяет образование биоплёнки V. cholerae и динамику системы «хищник — жертва». Мы обнаружили, что рост биоплёнки на стекле обеспечивает V. cholerae выраженную защиту от хищничества, одновременно позволяя популяции Bdellovibrio bacteriovorus оставаться на месте среди клеток жертвы. Напротив, структура биоплёнки, связанной с хитином, защищает от хищничества Bdellovibrio bacteriovorus меньше и не поддерживает столь стабильную популяцию Bdellovibrio bacteriovorus. С помощью моделей перколяции и динамики популяций мы предсказали, что эти изменения в динамике системы «хищник — жертва» в значительной степени объясняются изменением архитектуры биоплёнки V. cholerae в двух условиях, которое меняет долю клеток жертвы, доступных для Bdellovibrio bacteriovorus. С помощью целевых делеций генов матрикса биоплёнки мы подтвердили это предположение, воспроизведя на стеклянных поверхностях ключевые особенности взаимодействия «хищник — жертва», наблюдаемые на хитине. Исходя из этого наблюдения, мы показали, что биоплёнки V. cholerae, выращенные на хитине, продуцируют значительно меньше канонических компонентов матрикса биоплёнки и вместо этого используют другие внеклеточные структуры. В целом наши эксперименты показывают, как субстрат роста может изменять состав матрикса биоплёнки и как эти изменения архитектуры биоплёнки влияют на экологические взаимодействия более высокого порядка.