細菌は衝突を利用して混雑環境を移動する(Bacteria Use Collisions to Navigate Crowded Environments)

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2026-10-12 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームは、細菌がほかの細菌との衝突を感知し、その情報を利用して集団の動きや進行方向を調節する仕組みを明らかにした。研究対象は、表面を移動する緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)である。研究チームは、ライブ顕微鏡観察、単一細胞追跡、コンピューターシミュレーションを組み合わせ、衝突を感知できる野生型と、感知機構を欠く変異株を比較した。その結果、野生型は細菌同士が頻繁に衝突する混雑領域では数秒以内に進行方向を反転させ、集団内での停滞を回避する一方、コロニーの端では細胞同士が整列して新たな領域へ移動することが分かった。微小迷路の実験では、野生型は平均92%の領域を探索し、20%が出口に到達したのに対し、変異株で出口に到達したのは1%だった。本成果は、細菌の集団行動や感染組織内での移動、バイオフィルム形成の理解に役立ち、新たな感染症対策への応用が期待される。

細菌は衝突を利用して混雑環境を移動する(Bacteria Use Collisions to Navigate Crowded Environments)
2026 EPFL/Laure Le Blanc – CC-BY-SA 4.0

<関連情報>

細菌は細胞間の衝突を機械感覚で感知することにより、集団行動を制御する Bacteria regulate collective behaviour by mechanosensing cell–cell collisions

Laure Le Blanc, Giona Cattaneo, Nathel Heraud, Einollah Sarikhani, Dhivya Pushpa Meganathan, Chia-Ni Tsai, Anum Tahir, Marco J. Kühn, Zeinab Jahed, Sangwoo Kim & Alexandre Persat
Nature Microbiology  Published:06 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41564-026-02505-1

Abstract

Dense bacterial populations often navigate complex and heterogeneous environments using collective behaviours including group motility. Whether local interactions within a population can regulate collective order is unclear. Here we show using live imaging, single-cell tracking and simulations that Pseudomonas aeruginosa regulates collective order by mechanosensing cell–cell collisions, enabling adaptive surface exploration. Collision-induced reversals suppress collective cell alignment in dense bacterial populations. While a non-reversing mutant remains locked in cohesive near-linear motion regardless of density, wild-type cells adapt to local crowding, transitioning from isotropic motion in crowds to unidirectional exploration at the colony front. With increasing density, collisions generate information that feeds back on single-cell motility to regulate collective order, providing a navigational advantage. This advantage extends to spatially structured environments, such as micromazes, where collision-induced reversals prevent cells from becoming trapped at physical boundaries. These findings reveal that bacterial collective organization is not merely an emergent consequence of physical interactions, but a feedback-regulated state.

細胞遺伝子工学
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