I de sidste par årtier har videnskabet bestræbt sig på at løse problemet, om hvordan individuelle celler i flercellede organismer, i løbet af dennes udvikling, organiserer sig selv i strukturer og organer som hjerter, lunger, hjerner etc. Selvom vi stadigvæk er langt fra at forstå det til fulde, så er de første antydninger fremkommet om en kompliceret interaktion mellem de genetiske ’ordre’ fra DNA inde fra cellen og RNA og protein signaler inde og imellem cellerne.

Det er imidlertid ikke kun celler, der er del af en flercellede organisme, som organiserer sig i strukturer. Det har været vidst i noget tid at selv simple bakterier kan organisere sig i kolonier og danner superstrukturer som biofilm og sygdomsfremkaldende strukturer inde i andre organismer. Videnskabsfolk fra Sverige og USA har nu undersøgt denne selv-organisering i bakterier nærmere.

Biofilm, som er det næsten olielignende lag vi kan finde på fugtige sten og vand, består af tæt-pakkede individuelle bakterier. Biofilm dannes ofte som en konsekvens af et, for bakterierne, ugunstigt miljø. Men kolonien er dannet på en måde, der mest hensigtmæssigt tillader døde celler og andre affaldsprodukter at forlade kolonien, samtidigt med at næringsstoffer effektivt kan spredes til koloniens indre.

Forskerne anbragte bakterien Escherichia coli i et ny-udviklet såkaldt microfluidic device, som består af gennemstrømskanaler og små kamre imellem kanalerne, hvor bakterierne kan danne kolonier med en fri udveksling af affald og næringsstoffer mellem de forskellige kamre.

Forsøget viste af bakteriernes vækst i kolonien var korreleret med og retningsbestemt af affaldstrømmen fra kolonien. Computer simulationer viser at denne organisering øger effektiviteten hvormed affald fjernes fra kolonien og næringsstoffer spredes til koloniens indre. Individuelle E. coli celler i kolonien vokser desuden i en mere aflang form end den man ser blandt fritlevende celler. Dette bevirker sandsynligvis at kraftpåvirkningen på celler nær kammervæggen og kammerudgangen minimeres.

Selvom det ikke direkte blev undersøgt i deres forsøg, så hypoteserer forskerne at den observerede selv-organisering finder sted på grund af mekaniske interaktioner mellem cellerne samt mellem cellerne og kamrets opbygning. Det er mulig at sådanne mekaniske interaktioner også kan spille en rolle mellem celler i flercellede organismer under deres udvikling.

Kilde:
Cho, H; Jönsson, H.; Campbell, K.; Melke, P.; Williams, J. W.; Jedynak, B.; Stevens, A. M.; Groisman, A. and Levchenko, A. (2007). Self-organization in high-density bacterial colonies: efficient crowd control. PLoS Biology 5: e302.