اکوسیستم میکروبی درون دهان ما یک ابزار منحصربه‌فرد برای دانشمندان فراهم کرده تا چگونگی تکثیر باکتری‌ها را مطالعه کنند. یکی از باکتری‌های بسیار متداول دهان در پلاک دندان طی یک فرایند تولیدمثل عجیب به‌نام شکافت چندتایی، به چند سلول دختر تبدیل می‌شود، نه دو سلول.

تیمی از پژوهشگران آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی آمریکا دریافتند که این باکتری، به‌نام «کورینه‌باکتریوم ماتروکوتی» (Corynebacterium matruchotii)، به ۱۴ سلول جدید تبدیل می‌شود. این تولید مثل عجیب توضیح می‌دهد که این ارگانیسم‌ها چگونه چارچوبی برای سکونت میکروب‌های دیگر درون دهان تولید می‌کنند.

از این لحاظ، کورینه‌باکتریوم بسیار شبیه مرجان‌ها درصخره‌های دریایی و درخت‌ها در جنگل‌ها هستند. سلول‌های کورینه‌باکتریوم در پلاک دندان مانند یک درخت بزرگ و پرشاخ‌وبرگ است. آن‌ها یک سازه ایجاد می‌کنند که بسیاری از گونه‌های دیگر باکتری می‌توانند اطرافش سکونت کنند.

باکتری‌های کورینه‌باکتریوم (بنفش) پایه میکروبیوم پلاک دندان را تشکیل می‌دهند.

اکثر باکتری‌ها و آرکی‌ها طی یک فرایند تک‌جنسیتی به‌نام شکافت دوتایی تولیدمثل می‌کنند. در این فرایند، هسته یک سلول به دو هسته تقسیم می‌شود و به این ترتیب دو ارگانیسم مجزا ایجاد می‌شوند.

پژوهشگران پس از این که مشاهده کردند سی. ماتروکوتی خود را به‌صورت پوشش‌های زیستی (بیوفیلم) درمی‌آورند که دندان انسان را می‌پوشانند، به این باکتری علاقمند شدند. میکروبیوم پلاک ساختاری مانند یک جوجه‌تیغی دارد که رشته‌های سی. ماتروکوتی در پایه آن قرار دارند.

پژوهشگران برای این که ببینند این سازه‌ها چگونه رشته‌های جدید اضافه می‌کنند، از تکنیک تصویربرداری میکروسکوپی تایم‌لپس استفاده کردند. آن‌ها به این ترتیب می‌توانستند ببینند باکتری‌های درون پلاک دندان‌ها در دهان چگونه با یکدیگر تعامل دارند و رشد و تولیدمثل می‌کنند.

تولیدمثل عجیب باکتری‌های دهان

به این ترتیب، آن‌ها مشاهده کردند که تقسیم سلولی سی. ماتروکوتی از نوع دوتایی معمول نبود؛ بلکه بسیار پربارتر بود. آن‌ها این کار را نیز به شیوه‌ای بسیار عجیب انجام می‌دادند.

اول، رشته‌ها فقط از یک انتها درازتر می‌شدند و به ابعادی بسیار بزرگ‌تر از ابعاد معملی سلول می‌رسیدند. آن‌ها این کار را پنج برابر سریع‌تر از گونه‌های کورینه‌باکتریوم درون بینی یا روی پوست انجام می‌دادند.

سپس چند دیواره سلولی تقسیم‌کننده، به‌نام «سِپتوم» (Septum)، به‌طور همزمان شکل می‌گرفتند و سلول به سه تا ۱۴ سلول دختر مجزا تبدیل می‌شد.

این تصاویر فرایند دراز شدن، سپتوم‌گذاری و تقسیم سی. ماتروکوتی را نشان می‌دهند.

به‌لطف این فرایند عجیب، یک کلونی سی. ماتروکوتی با سرعت بسیار زیادی رشد می‌کند. این کلونی‌ها می‌توانند هر روز تا نیم میلی‌متر بزرگ شوند. این توضیح می‌دهد که چرا هرچقدرهم که دندان خود را خوب تمیز کنید، پلاک‌ها بعد از چند ساعت دوباره پدیدار می‌شوند.

این پوشش‌های زیستی مانند جنگل‌های بارانی میکروسکوپی هستند. باکتری‌های درون این پوشش نیز مانند اکوسیستم جنگل‌ها با یکدیگر تعامل دارند. پژوهشگران می‌گویند که تولیدمثل نامعمول باکتری‌های سی. ماتروکوتی در دهان به بقیه گونه‌های باکتری درون پلاک این امکان را می‌دهند که چنین شبکه‌های بسیار متراکمی ایجاد کنند.

یکی دیگر از خصوصیات جالب سی. ماتروکوتی که شاید از علل رشد تولیدمثل عجیب آن است، فقدان فلاژل است. فلاژل‌ها زائده‌هایی شلاق‌مانند هستند که باکتری‌های دیگر برای حرکت از آن‌ها استفاده می‌کنند. چون سی. ماتروکوتی در جای خود ثابت مانده، رشد سریع آن ممکن است یک ابزار باشد برای کاوش محیط و جستجوی منابع غذا.

احتمالاً به این دلیل است که این باکتری‌ها یک مزیت رقابتی درون محیط در از باکتری دهان دارند. اما ما تا به حال چنین چیزی را ندیده بودیم. این یک روش بسیار جدید برای تولیدمثل باکتری‌های مختلف است؛ و در تمام این مدت در دهان ما وجود داشت.