Ny enhed zoomer ind på mikrobeadfærd i den rigtige skala

Havmikrober spiller en vigtig rolle i produktiviteten og funktionen af ​​vores oceaner, men forskere, der studerer deres adfærd, står over for mange udfordringer.

Traditionelle oceanografiske instrumenter prøver store mængder havvand (op til titalls liter), men mikrobielle interaktioner finder sted i en mikro-liters skala.

Ingeniører og mikrobiologer i Australien, USA og Schweiz har dannet et unikt partnerskab for at overvinde disse begrænsninger. Teamet har udviklet en enhed, der gør det muligt for mikrobielle økologer at undersøge mikrobiel adfærd i deres naturlige miljø.

Den nye enhed udnytter de seneste fremskridt inden for mikrofabrikation og mikrofluidteknikker, der også åbner en række muligheder for biomedicinsk forskning og biokvalitet af vandkvalitet. Udviklingen, testning og første feltresultater af enheden, kendt som In Situ Chemotaxis Assay (ISCA), er blevet offentliggjort i Naturens mikrobiologi .

"Indtil nu har der virkelig ikke været nogen måde at undersøge marine mikroberes adfærd mod visse kemikalier in situ, "siger marinemikrobiolog og medforfatter, dr. Jean-Baptiste Raina.

Dr Raina, fra Climate Change Cluster ved University of Technoloy Sydney (UTS), siger, at ligesom nogle mennesker bliver tiltrukket af duften af ​​mad eller parfumer, mikrober tiltrækkes af specifikke kemikalier.

"Denne adfærd kaldes kemotaksi, og det er vigtigt, fordi havvand ikke er homogent. Den mikroskalaverden, som mikrober bebor, er utrolig ujævn, med en række processer, der fører til næringsstoffer -hotspots, og det er i disse mikromiljøer, hvor al den mikrobielle handling finder sted. "

MIT ingeniør Ben Lambert, også medlederforfatter, siger, "Med ISCA åbner vi virkelig døren for at kunne forhøre denne adfærd i det naturlige miljø. Vores første resultater har vist, at kemotaxi finder sted blandt marine mikrober, og dette validerer mange års laboratorieeksperimenter og hypoteser om denne adfærd i havet."

ISCA er en af ​​de første eksperimentelle enheder til at gifte sig med mikroteknik med genomiske og kemiske analyser i det naturlige miljø. Engangsenheden, på størrelse med et kreditkort, er fremstillet af inaktive materialer og består af reservoirer i mikro-liter. Disse kan fyldes med forskellige kemikalier, som derefter diffunderer ud i omgivende havvand.

Mikrober kan reagere på et specifikt kemikalie ved at bruge kemotaksi til at svømme ind i brønden. Forskerne kan hente reservoirindholdet og tælle, hvor mange mikrober, der reagerer på et givet kemikalie, samt bestemme deres identitet og funktion.

Professor Roman Stocker, der var banebrydende for miljømæssig mikrofluidisk teknologi, siger, at enheden udnytter hurtige fremskridt inden for 3D-udskrivning og er designet til at være robust, let at lave og let at bruge.

"Dette betyder, at det vil være tilgængeligt for en bred brugerbase og ikke kræver omfattende uddannelse. Dette er et kritisk aspekt af designet, hvis vi håber at få en stærk vedtagelse af forskere på tværs af områder, " han siger.

Forfatterne mener, at det med sin brugervenlighed og sit design er at bygge bro mellem vandkemi og mikrobiologi med in situ -observationer, det vil være af væsentlig interesse for det bredere videnskabelige samfund.

Lektor Justin Seymour siger, at "det innovative værktøj vil hjælpe med at omforme vores opfattelse af mikrobielle processer i en række vandmiljøer".

"Vi tror, ​​at dens anvendelse vil hjælpe med at besvare grundlæggende spørgsmål inden for mikrobiel oceanografi. Det vil også potentielt være nyttigt i andre miljøer, herunder vandkvalitetsovervågning og efterforskning af organismer, der kan hjælpe bioremedieringsindsatsen, " han siger.