鸟在飞,虫在爬,鱼儿水中游,人类在奔跑,那么在微生物世界的运动又是什么样的呢?殊不知,微生物世界中有的“小朋友”也在进化过程中获得了相应的运动能力,而且他们的运动能力也是非常强大的!许多细菌每秒钟前行数十微米,逗点弧菌是自然界中运动速度最快的一种细菌,它每秒钟可向前游动100微米,相当于细菌自身体长的50倍,而一个人类运动员每秒钟最快只能向前跑约5倍体长的距离,即使猎豹的这个数字也只能达到25倍,从这个意义上讲,细菌算是世界上“跑”得最快的生物。
大多数细菌运动都是依靠鞭毛进行的,鞭毛是附着在菌体上的细长而弯曲的丝状蛋白物质,有的细菌仅有1-2根,有的可达数百根。根据鞭毛的生长部位不同,可分为周生鞭毛、侧生鞭毛和端生鞭毛。细菌鞭毛是一种巨型蛋白复合物,它的基体部分镶嵌在细胞膜和细胞壁之间,由一系列蛋白质圆环叠落而成。其中最下面的几个环互相咬合在一起,在细胞膜上转动。有些学者称鞭毛的功能相当于船的螺浆,在水中可以高速旋转从而推动菌体前行,因此水体环境才是鞭毛细菌自由驰骋的天地。有趣的是,鞭毛主要生长在弧形和杆状的细菌身上,而球形的细菌几乎都没有鞭毛,这大概是由于它们肥胖的体形本身就不太适合运动,大自然干脆就不再让它浪费能量去生成什么鞭毛。
不同细菌的鞭毛数量和排列也有差异,有的细菌满身都是鞭毛,有的细菌只有一根或一束鞭毛。在细菌的一生中,也并不是每个年龄阶段都有鞭毛,只有那些处于壮年的细菌才有鞭毛,随着生活环境的逐渐恶化,细菌会失去鞭毛,成为老态龙钟不能游动的细菌。
细菌是否具有鞭毛也成为了一种分类鉴定的手段,但是鞭毛非常细,仅有20纳米左右,使用普通的显微镜很难观察,只能通过特殊的染色使之加粗或者在电子显微镜下观察,这样就给实验室带来了一些困难。不过没关系,我们有一种更加简便的方法——使用半固体动力培养基!
鞭毛在水体环境中运动能力是最强的,但是又不太容易观察,所以我们可以借助半固体动力培养基。半固体动力培养基是一种琼脂含量为0.3%-0.7%的非选择性培养基。当细菌具有运动能力时会在培养基中沿着穿刺线扩散生长,而没有动力的细菌则仅沿穿刺线生长。这样我们就可以借助他的生长线路来判断他是否具有运动能力啦!
1. 新鲜活化菌株更利于动力的观察;
2. 接种针尽量直;
3. 用接种针沿半固体动力培养基中心快速向下穿刺;
4. 穿刺不要接触试管或安瓿瓶底部,应保留一定距离;
5. 为了更好观察,可在培养基中添加0.1%的TTC。
图1 不同动力阳性菌株实验现象
1、谢小军. 细菌的运动. 来源于《知识就是力量》
2、GB 4789.28-2013 《食品微生物学检验 培养基和试剂的质量要求》