باکتری های شب تاب

برخی از باکتری های شب تاب به صورت همزیست  با جانوران دریایی زندگی کنند. برای مثال برخی گونه هایی که در اعماق دریا زندگی می کنند و ماهی های مرکب (cuttle-fish) اندام های لومینسانس کننده ای دارند که در آنها باکتری های شب تاب زندگی می کنند.

Angler fish باکتری های شب تاب را در اندام لومینسانت خود در بالای سرش حمل می کند.

باکتری های شب تاب را می توان از آب دریا و ماهی های دریا استخراج کرد. این روش استخراج باکتری های لومینسنت از ماهی است:

بدن ماهی دریا باید  تا حدی در محلول نمک (یا آب دریا) فرورود و در یخچال در دمای 6-4 درجه سانتیگراد نگهداری شود. پس از زمان مشخصی کلونی های باکتری های شب تاب روی سطح بدن ماهی رشد می کنند. این کلونی ها را می توان برای بدست آوردن کشت خالص جدا کرد.

باکتری های شب تاب به دو جنس تقسیم می شوند: فتوباکتریوم (Photobacterium) و ویبریو (Vibrio).

تحقیقات ریخت شناسی و فیزیولوژی نشان داده اند که باکتری های شب تاب بسیار مشابه باکتری های روده ای هستند.

باکتری های شب تاب را بار رنگ آمیزی گرم منفی می توان زیر میکروسکوپ نوری مشاهده کرد. سلول های باکتری تاژک های متحرک دارند. در مورد جنس ویبریو، تاژک قطبی در یک غلاف حاصل از امتداد غشا دیواره سلول دربرگرفته شده است. در مورد جنس فتوباکتریوم تنها تاژک بدون غلاف وجود دارد.

توانایی لومینسنت شدیداً به ترکیبات محیط وابسته است. واکنش تولید نور نیازمند اکسیژن است. فرایند لومینسانس چیزی شبیه شاخه ای از تنفس هوازی است. تفاوت اصلی این است که محصول نهایی تنفس هوازی ATP است و محصول نهایی واکنش بیولومینسانس، لوسیفراز تحریک شده است که می تواند نور تولید کند.

جالب است که باکتری های شب تاب هنگامی که سلول هایشان در پراکنش قابل توجه ای است (برای مثال در آب دریا) نور تولید نمی کنند یا نور خیلی ضعیفی تولید می کنند. در مقابل، هنگامی که سلول های زیادی در  سوسپانسیون غلیظ وجود دارد (برای مثال کشت هایی که در محیط کشت مایع رشد می کنند) نور خوبی تولید می کنند.

باکتری های شب تاب در محیط کشت

تحقیقات نشان می دهد که باکتری های شب تاب ترکیب شیمیایی اتوالقاگر خاصی تولید می کنند که می تواند واکنش لومینسانت را در سلول های باکتری اگر در محیط در غلظت واقعی وجود داشته باشند، القا کند. هنگامی که سلول های باکتریایی زیادی در محیط وجود دارند، غلظت اتوالقاگر افزایش می یابد و پدیده نورافشانی به طور بسیار مطلوبی القا می شود.

دیگر ترکیبات شیمیایی مشابه اتوالقاگر از دیگر گونه های باکتری استخراج شده است که نور تولید نمی کنند. شاید در این مورد نقش اطلاعاتی دارند. براساس غلظت این ترکیبات سلول باکتری، متوجه می شوند که چه تعداد سلول دیگر در نزدیکی آنهاست.

بیلبوردهای بیولومینسانت

دانشمندان در دانشگاه کالیفرنیا سان دیاگو بیلبوردهای از باکتری های شب تاب ساخته اند. آنها این ابداع خود را «علامت نئون» یا neon sign نامیده اند که متشکل از میلیون ها سلول باکتری است که به طور دوره ای مانند لامپ های چشمک زن فلورسانت با هم هارمونی دارند.

 neon sign

تمام کار ساخت آن شامل اتصال پروتئین فلورسنت به ساعت های زیستی باکتری ها و همزمان سازی ساعت های زیستی هزاران باکتری درون یک کلونی، است. سپس هزاران کلونی باکتری چشمک زن  با هم هماهنگ می شوند که به این یک بیوپیکسل می گویند.

این محققان تراشه های میکروفلوئیدی طراحی کرده اند که بزرگترین آن حاوی 50 تا 60 میلیون سلول باکتری است و در اندازه یک گیره کاغذ است. کوچکترین تراشه های میکروفلوئیدی که تقریباً حاوی 5/2 میلیون سلول است، در حدود یک دهم اندازه تراشه های بزرگ هستند.

هر یک از کلونی های باکتریایی چشمک زن آنچه را تشکیل می دهند که محققان بیوپیکسل می نامند؛ یک نقطه منفرد روشن که بسیار شبیه پیکسل روی یک مونیتور کامپیوتر یا نمایشگر تلوزیون است. تراشه های میکروفلوئیدی بزرگتر محتوی 13000 بیوپیکسل اند، در حالیکه تراشه های کوچکتر محتوی حدود 500 پیکسل اند.

منابع:

H. G. Schleger. Mokrobiologia ogolna.

Leo Yen-Cheng Lin, Edward A. Meighen. Bacterial bioluminescence; Biochemistry and Molecular Biology. UC, San Diego news center, December 2011