A szivacs nagyon egyszerű módja annak, hogy többszintű adagolást hajtsanak végre a teljes mikrobiális közösség fokozása érdekében" – mondja Lingchong You. „Talán ezért nagyon piszkos dolog – a szivacs szerkezete tökéletes otthont biztosít a mikrobák számára.

A kutatók jelentése szerint a konyhai szivacs jobb inkubátor a különféle baktériumközösségek számára, mint egy laboratóriumi Petri-csésze.

Nemcsak a csapdába esett maradékok teszik boldoggá és termékenysé a körülöttük nyüzsgő mikrobák bőségszaruját, hanem magának a szivacsnak a szerkezete is.

"A szivacs szerkezete tökéletes otthont biztosít a mikrobák számára."

Kísérletsorozatban a kutatók megmutatják, milyen sokféle mikrobiális fajok strukturális környezetük olyan tényezőitől függően, mint a komplexitás és a méret, befolyásolhatják egymás népességének dinamikáját.

Egyes baktériumok sokszínű közösségben fejlődnek, míg mások a magányos létet részesítik előnyben. Az a fizikai környezet pedig, amely lehetővé teszi mindkét fajta számára, hogy a legjobb életet élje, a biológiai sokféleség legerősebb szintjéhez vezet. A talaj biztosítja ezt a fajta optimális vegyes házkörnyezetet, csakúgy, mint a konyhai szivacs.

Ezek a különböző baktériumfajok – mindegyiket úgy tervezték, hogy más-más színben ragyogjanak, hogy a kutatók nyomon tudják követni növekedésüket – strukturált környezetüknek köszönhetően harmonikusan virágoznak egymással. (Köszönetnyilvánítás: Andrea Weiss, Zach Holmes és Yuanchi Ha)

A mikrobiális közösség túlélői

Az új tanulmány eredményei azt sugallják, hogy a strukturális környezetet figyelembe kell venniük azoknak az iparágaknak, amelyek baktériumokat használnak olyan feladatok elvégzésére, mint a szennyezés eltávolítása vagy kereskedelmi termékek előállítása.

„A baktériumok olyanok, mint az emberek, akik átélik a járványt – egyesek nehezen izolálódnak, míg mások boldogulnak” – mondja Lingchong You, a Duke Egyetem orvosbiológiai mérnök professzora.

„Bebizonyítottuk, hogy egy olyan összetett közösségben, amelyben a fajok között pozitív és negatív kölcsönhatások is vannak, van egy közepes mértékű integráció, amely maximalizálja az együttélést.”

A mikrobiális közösségek különböző mértékben keverednek a természetben. A talaj számos zugot és zegzugot biztosít a különböző populációk növekedéséhez anélkül, hogy a szomszédaikkal sok interakciót folytatnának. Ugyanez mondható el a levelek tetején lévő egyes vízcseppekről.

De amikor az emberek sok baktériumfajt összedobnak egy szerkezet nélküli gödörbe, hogy olyan árucikkeket állítsanak elő, mint az alkohol, bioüzemanyag, és gyógyszerek, általában egy tányéron vagy akár egy nagy kádban van. Kísérleteik során Ön és munkatársai megmutatják, miért lehet bölcs dolog ezek az ipari erőfeszítések strukturális megközelítést alkalmazni gyártási erőfeszítéseikben.

A kutatók körülbelül 80 különböző törzset vonalkódoltak E. coli hogy nyomon tudják követni népességnövekedésüket. Ezután különféle kombinációkban keverték össze a baktériumokat laboratóriumi növesztőlemezeken, ahol a potenciális életterek széles skálája volt, hat nagy lyuktól 1,536 apró lyukig.

A nagy kutak olyan környezetet közelítettek, amelyben a mikrobiális fajok szabadon keveredhetnek, míg a kis kutak olyan tereket utánoztak, ahol a fajok megtarthatták magukat.

„A kis adagolás nagyon megviselte azokat a fajokat, amelyek túlélése más fajokkal való kölcsönhatástól függ, míg a nagy adagolás megszüntette azokat a tagokat, amelyek szenvednek ezektől a kölcsönhatásoktól (a magányosak)” – mondja You. "De a köztes adagolás lehetővé tette a túlélők maximális sokféleségét a mikrobiális közösségben."

Konyhai szivacsok: hangulatos otthon a mikrobák számára

Az eredmények keretet teremtenek a különféle baktériumközösségekkel dolgozó kutatók számára, hogy elkezdjék tesztelni, milyen strukturális környezet felel meg a legjobban a törekvéseiknek, mondja You. Arra is rámutatnak, hogy miért olyan hasznos a konyhai szivacs élőhely mikrobák számára. Utánozza az egészséges talajban előforduló különböző fokú elválasztást, különböző méretű elválasztást biztosítva különböző méretű közösségi terekkel kombinálva.

Ennek bizonyítására a kutatók egy hagyományos háztartási szivacscsíkkal is lefuttatták a kísérletet. Az eredmények azt mutatták, hogy ez még jobb inkubátor a mikrobiális diverzitás szempontjából, mint bármelyik laboratóriumi berendezés, amelyet teszteltek.

„Mint kiderült, a szivacs egy nagyon egyszerű módja a többszintű adagolás megvalósításának, hogy fokozzuk a teljes mikrobiális közösséget” – mondja You. "Talán ezért nagyon piszkos dolog – a szivacs szerkezete tökéletes otthont biztosít a mikrobák számára."

Az eredmények itt jelennek meg Természet kémiai biológia.

A szerzőkről

Az Országos Egészségügyi Intézet, a Nemzeti Tudományos Alapítvány, a Tengerészeti Kutatási Hivatal és a Hadsereg Kutatási Iroda finanszírozta a munkát.

Forrás: Duke Egyetem