Vertical confinement enhances surface exploration in bacterial twitching motility

运动性 生物 细菌 菌毛 扩散 琼脂糖 生物物理学 细胞生物学 物理 大肠杆菌 生物化学 遗传学 基因 热力学
作者
Xiaohong Chen,Rongjing Zhang,Junhua Yuan
出处
期刊:Environmental Microbiology [Wiley]
卷期号:26 (7)
标识
DOI:10.1111/1462-2920.16679
摘要

Abstract Bacteria are often found in environments where space is limited, and they attach themselves to surfaces. One common form of movement on these surfaces is bacterial twitching motility, which is powered by the extension and retraction of type IV pili. Although twitching motility in unrestricted conditions has been extensively studied, the effects of spatial confinement on this behaviour are not well understood. In this study, we explored the diffusive properties of individual twitching Pseudomonas aeruginosa cells in spatially confined conditions. We achieved this by placing the bacteria between layers of agarose and glass, and then tracking the long‐term twitching motility of individual cells. Interestingly, we found that while confinement reduced the immediate speed of twitching, it paradoxically increased diffusion. Through a combination of mechanical and geometrical analysis, as well as numerical simulations, we showed that this increase in diffusion could be attributed to mechanical factors. The constraint imposed by the agarose altered the diffusion pattern of the bacteria from normal to superdiffusion. These findings provide valuable insights into the motile behaviour of bacteria in confined environments.

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