新的测试方法在五分钟内检测细菌是否对抗生素有反应

如果科学家想要了解细菌种群的增长速度，他们通常会测量它们的细胞计数如何随时间变化。然而，这种方法有一个主要缺陷：它不能测量细菌繁殖或死亡的速度。然而，这些因素对于理解生态过程非常重要。这就是为什么不来梅马克斯普朗克海洋微生物研究所的研究人员现在在德国湾春季开花期间仔细研究了这些过程。在这样做的过程中，他们挑战了一些以前的教条。

Jan Brüwer，Bernhard Fuchs和Rudolf Amann周围的研究人员使用各种方法研究了黑尔戈兰岛春季开花期间细菌的生长：使用显微镜，他们不仅计数和识别了存在的细胞，还计数和鉴定了当前正在分裂的细胞的频率。通过这种方式，他们能够计算出不同类型的细菌在自然环境中繁殖的速度。

“我们使用现代显微镜方法来可视化和计数数千张图像中的分裂细胞，”Jan Brüwer解释说，他将这项研究作为博士论文的一部分进行。“我们利用了分裂细胞必须将其复制的基因组分裂成子细胞的事实。因此，我们能够根据细胞中的DNA分布清楚地识别这些细胞。这使研究人员能够确定单个细菌组在较长时间内的生长速率。

“结果为我们准备了一些惊喜，”小组负责人Bernhard Fuchs说。“例如，我们发现海洋中最常见的细菌群，称为SAR11，分裂的速度几乎比假设的快十倍。此外，在许多情况下，测量的生长速率与水中相应细菌的丰度不匹配。

“如果细菌经常分裂但不丰富，这表明它们是捕食者或病毒的常见受害者，”Brüwer解释说。“细菌繁殖的时间也令人惊讶：SAR11细菌在北海藻华开始之前经常分裂。他们从哪里获得所需的能量仍然是一个谜。

并非所有细菌群的行为都像SAR11那样出乎意料;对于其他组，现在收集的结果更符合研究人员的预期 - 在他们的情况下，生长速率和细胞数量基本匹配。

到目前为止，人们一直认为SAR11具有非常小的细胞，营养很少，不会经常分裂，并且由于体积小而很少食用。相比之下，其他较大的细菌，例如拟杆菌，被视为受欢迎的食物，当捕食者和病毒开始追踪时，它们会迅速繁殖并消失。Brüwer及其同事的新研究描绘了一幅截然不同的画面。

“我们的研究结果影响了我们对海洋中元素循环的理解，尤其是碳循环，”Brüwer说。“海洋中最丰富的细菌SAR11比以前认为的更活跃，分裂得更快。这可能意味着它们需要更少的营养，并且是其他生物比怀疑的更受欢迎的食物来源。此外，藻华期间细菌的一般周转似乎比我们想象的要快。

“这项研究在方法上非常苛刻，它显示了你可以从显微镜图像中提取多少信息，”马克斯普朗克海洋微生物研究所所长Rudolf Amann说。“我为参与掌握这项艰巨任务的研究人员感到非常自豪，并很高兴有幸与他们合作。所取得的成果将引发许多关于春季开花期间和整个海洋生态关系的令人兴奋的讨论。