在你嘴里筑巢的微生物生态系统，给了科学家一个难得的工具来了解细菌是如何繁殖的。
生活在牙菌斑中最常见的细菌之一，是一种名为“Matruchotii”棒状杆菌的丝状细菌，不像大多数细胞分裂那样分裂成两个子细胞，而是通过一种更罕见的称为“多重裂变”的过程分裂成多个新微生物。
在美国海洋生物实验室微生物学家斯科特·奇米莱斯基的带领下，一组科学家观察到单个C. matruchotii细胞分裂成多达14个新细胞 —— 这一壮举可以告诉我们这些生物是如何形成支撑其他微生物宿主的支架的，这些微生物宿主居住在你的嘴里。
“珊瑚礁里有珊瑚，森林里有树木，我们嘴里的牙菌斑里有棒状杆菌，”美国ADA福赛斯研究所和海洋生物实验室的微生物学家杰西卡·马克·韦尔奇解释说。
“牙菌斑中的棒状杆菌细胞就像森林里一棵茂密的大树；它们创造了一个空间结构，为周围许多其他种类的细菌提供了栖息地。”
大多数细菌和古细菌通过一种叫做二元裂变的无性繁殖过程进行繁殖。构成有机体的单个细胞的细胞核分裂成两个细胞核；然后细胞自己分裂，从原来的一个有机体变成了两个有机体。
韦尔奇和她的同事们在进行了一项关于牙菌斑细菌菌落在覆盖人类牙齿的生物膜上的空间组织方式的研究后，开始对牙菌斑细菌的繁殖方式产生兴趣。菌斑微生物群形成了一种尖刺的“刺猬”结构，以C. matruchotii的细丝为基础。
为了观察这些结构如何增加新的细丝，研究人员使用延时显微镜，实时观察微生物组中的细菌如何相互作用，共存，繁殖和生长。
在这里，他们看到了C. matruchotii不寻常的细胞分裂，不是正常的二元分裂，而是更多产。它以一种非常奇怪的方式做到了这一点。
首先，丝只在一端伸长，比细胞通常的长度长得多。它的速度比其他密切相关的、生活在鼻子或皮肤上的棒状杆菌快5倍。
然后，在细胞分裂成3到14个完整的子细胞之前，许多被称为间隔的分裂壁同时形成。
由于这个奇怪的过程，一群C. matruchotii确实可以生长得非常快，每天可达半毫米 —— 这可能有助于解释为什么斑块在几小时内就开始回到你的牙齿上，无论你多么努力地清洁它们。
“这些生物膜就像微观的雨林。这些生物膜中的细菌在生长和分裂时相互作用。我们认为不寻常的C. matruchotii细胞周期，使这个物种能够在生物膜的核心形成这些非常密集的网络，”奇米莱斯基说。
“这种非常密集、竞争激烈的牙菌斑栖息地可能推动了这种生长方式的进化。”
关于C. matruchotii的另一件有趣的事情可能会导致它奇怪的生长和分裂，那就是它没有鞭毛；其他细菌用来四处走动的鞭状附属物。研究人员说，因为它是固定在原地的，它的快速生长可能是探索环境和寻找食物来源的一种手段。
这可能是这种微生物在人类口腔细菌密集的环境中获得竞争优势的原因。但我们从未见过这样的景象。这是一种全新的细菌繁殖方式 —— 它一直就在这里，在我们自己的身体里。
研究人员在他们的论文中写道：“我们认为，通过尖端延伸和同时多重分裂的快速生长，可以解释C. matruchotii如何胜过其他分类群，在牙菌斑生物膜的核心形成丝状网络。”
“我们的发现超越了口腔微生物组，揭示了一种独特的细菌细胞周期，以及细胞形态和繁殖策略如何影响微生物群落的空间组织的一个例子。”
研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。
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