细菌菌落的形态和大小控制多孔介质中无氧微环境的形成
摘要：在含氧程度良好的多孔介质环境（如浅层含水层），厌氧过程（如产甲烷和发酵）很大程度上促进了元素循环和自然污染物的衰减/迁移。由于细菌呼吸和孔隙水的异质氧气（O2）传输的耦合，这种悖论通常可以通过产生小尺度的缺氧微环境来解释。这种微环境允许需氧和厌氧细菌在含氧环境中繁殖。由于直接观察不透明的沉积物和土壤基质中生物量和O2分布的挑战，微环境动力学仍然不太理解。为了克服这些限制，我们将微流体装置与透明的O2平面光学传感器相结合，利用时间延迟视频显微镜测量溶解氧浓度和生物量分布的时间行为。我们的研究结果揭示了在流动多孔系统中高度可变的细菌菌落形态控制着缺氧微环境的形成。我们通过比较溶解氧扩散和细菌耗氧速率的菌落尺度达姆科勒数来理解我们的观察结果。我们的达姆科勒数可以预测我们系统中缺氧微环境占据的孔隙空间，并且可以应用于三维多孔系统，给定细菌组织。
作者：Giulia Ceriotti, Sergey M. Borisov, Jasmine Berg, Pietro de Anna
论文ID：2208.05733
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2022-11-24