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La microbiologie étudie la vie microscopique, englobant les bactéries, les archées, les protistes, les champignons et même les entités non cellulaires telles que les virus et les prions. De nombreux microbes se regroupent en colonies. Dans de nombreux cas, une seule cellule progénitrice donne naissance à la colonie entière ; dans d'autres, des cellules non liées fusionnent au cours d'étapes spécifiques du cycle de vie.
Bien que les colonies soient constituées de microbes individuels, elles sont fréquemment visibles à l'œil nu. La culture cellulaire, la culture délibérée de colonies bactériennes ou fongiques, est la pierre angulaire de la recherche microbiologique et du diagnostic clinique. Les chercheurs étalent un échantillon microbien sur une plaque de gélose nutritive, incubent pendant une période définie, puis évaluent la morphologie de la colonie (couleur, forme, bord et texture) pour commencer l'identification des espèces.
Escherichia coli, une espèce bactérienne omniprésente, forme fréquemment des colonies dans les laboratoires de microbiologie. Alors que la plupart des souches résident sans danger dans le tractus gastro-intestinal des vertébrés, les variantes pathogènes peuvent provoquer des maladies graves. Les colonies d'E. coli jouent un rôle déterminant dans les études allant de la sensibilité aux antibiotiques à la biologie des phages, où les bactéries servent d'hôtes aux bactériophages.
Carchesium, un genre de protozoaires ciliés habitant les eaux douces et marines, se rassemble en impressionnantes colonies en forme d'arbre atteignant un huitième de pouce de diamètre. Des centaines de cellules individuelles synchronisent leurs mouvements, créant ainsi un quasi-organisme. Ces colonies s'attachent principalement à la végétation en décomposition, s'attaquant aux bactéries, mais elles peuvent également coloniser l'extérieur des organismes marins vivants.
Les chlorophytes – algues vertes unicellulaires d’eau douce – peuvent s’agréger en feuilles denses qui apparaissent comme une bave verte ou rouge vivante sur les surfaces submergées. Le genre Hydrodictyon, souvent appelé « filet d'eau », produit des colonies dans lesquelles plusieurs cellules filles se développent au sein d'une cellule mère massive, qui à son tour peut donner naissance à de nouvelles colonies.
Les moisissures visqueuses, englobant trois phylums distincts de protistes, commencent leur vie sous forme de cellules amiboïdes libres. Sous l’influence de signaux environnementaux, ces cellules se regroupent en une seule masse alimentaire, chaque segment provenant d’une ancienne amibe. Bien que traditionnellement considérés comme des microbes coloniaux, la recherche montre que leurs étapes d'agrégation ressemblent à un véritable développement multicellulaire plutôt qu'à des colonies microbiennes typiques.