4. Bố cục đề tài
3.2.3 Phân tích quần thể vi khuẩn trong lớp màng sinh học dưới kính hiển
hiển vi điện tử quét (SEM)
Mặc dù hầu hết các màng sinh học tự nhiên đều cĩ thành phần là đa vi khuẩn, nhưng rất nhiều điều đã được nghiên cứu và vẫn cịn được khám phá từ việc phân tích các màng sinh học được tạo bởi một loại vi khuẩn. Các nghiên cứu được thực hiện nghiên cứu sinh học phân tử của sự hình thành màng sinh học của vi khuẩn Gram dương sống trong đất là B. subtilis đã được mở rộng kể từ khi được cơng nhận khả năng hình thành màng sinh học của nĩ [11][39]. Khơng thể phủ nhận, các nghiên cứu này đã tiết lộ nhiều nguyên tắc cơ bản làm nền tảng cho tập hợp màng sinh học, bao gồm: cách các mạng lưới tín hiệu phức tạp được kết hợp trong một quá trình đa bào phức tạp[7], cách vi khuẩn cĩ thể cảm nhận và phản ứng các tác nhân kích thích và cách các tế bào vi khuẩn isogenic phân biệt để tuân theo các dịng tế bào riêng biệt[55]. Hơn nữa, nhiều chi tiết về đặc tính của các đại phân tử cung cấp cấu trúc cho màng sinh học hiện đã được cơng bố[43][68]. Nhiều khái niệm bắt nguồn từ các nghiên cứu trong lĩnh vực màng sinh học B. subtilis cĩ ý nghĩa rộng rãi đối với một loạt các lồi vi khuẩn.
Đối với thí nghiệm kiểm tra khả năng hình thành màng sinh học của
B. subtilis phân lập từ nguồn nước thải thuỷ hải sản, khơng phải bắt nguồn từ đất, được bố trí và trình bày các kết quả ở trên. Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn cộng đồng vi khuẩn B. subtilis phân lập này, hình ảnh chụp từ kính hiển vi điện tử quét sẽ cho ta thấy tồn bộ cộng đồng KL12 co cụm lại với nhau như thế nào, xung quanh là màng sinh học mà chúng tạo thành (Hình 3.7).
Hình 3.7 Cấu trúc màng sinh học được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét SEM.
Bằng cách chụp SEM, thực hiện ở Phịng siêu cấu trúc, Viện vệ sinh dịch tể trung ương, Hà nội, ta cĩ thể thấy B. subtilis kết nối với nhau giữa các màng sinh học bao bọc. Khi quá trình hình thành màng sinh học đã được bắt đầu, quá trình lắp ráp và trưởng thành sẽ kết thúc. Quá trình hình thành màng sinh học bắt đầu với một quần thể tế bào tiền thân isogenic. Khi màng sinh học trưởng thành, các tế bào thường trú sẽ biệt hĩa để tạo ra nhiều loại tế bào (Hình 1.2). Sự khác biệt lần đầu tiên được ghi nhận sau khi thử nghiệm cấu trúc màng sinh học, nơi mà sự hợp nhất của chỉ thị phiên mã đặc hiệu bào tử được diễn dịch sự tăng trưởng của màng sinh học[11]. Những phát hiện ban đầu này được xây dựng dựa trên và sử dụng sự kết hợp giữa di truyền và kính
hiển vi, các tế bào riêng lẻ được chứng minh tuân theo một chương trình phát triển xác định chứng kiến một tế bào chuyển động trở thành một nhà sản xuất ma trận được biệt hĩa, cuối cùng trở thành tế bào hình thành bào tử[77]. Đồng thời với điều này, tất cả ba loại tế bào cĩ thể được hình dung bên trong màng sinh học tại các vị trí khác nhau và tại các thời điểm khác nhau, thực hiện điều hịa khơng gian[77]. Các nghiên cứu sâu hơn đã chứng minh rằng các tế bào biểu hiện gen cần thiết để sản xuất protease ngoại bào cũng cĩ thể được tìm thấy trong màng sinh học và chúng tích tụ khi màng sinh học trưởng thành[58]. Kính hiển vi cịn cho thấy các tế bào sản xuất protease phát sinh từ các tế bào phiên mã các gen nền và cho thấy rằng cả hai trạng thái tế bào cĩ thể cùng tồn tại qua nhiều thế hệ[58].