Sieni on hyvin yksinkertainen tapa toteuttaa monitasoinen annostelu yleisen mikrobiyhteisön parantamiseksi", Lingchong You sanoo. "Ehkä siksi se on todella likainen asia – sienen rakenne tekee vain täydellisen kodin mikrobeille.

Keittiösieni on parempi inkubaattori erilaisille bakteeriyhteisöille kuin laboratorion petrimalja, tutkijat raportoivat.

Se ei johdu vain loukkuun jääneistä jäännöksistä, jotka tekevät ympärillä kuhisevien mikrobien runsaudensarvuudesta niin iloiseksi ja tuottoisaksi, vaan itse sienen rakenne.

"Sienen rakenne tekee vain täydellisen kodin mikrobeille."

Sarjassa kokeita tutkijat osoittavat, kuinka erilaisia mikrobilajeja voivat vaikuttaa toistensa populaatiodynamiikkaan rakenteellisen ympäristönsä tekijöistä, kuten monimutkaisuudesta ja koosta, riippuen.

Jotkut bakteerit viihtyvät monimuotoisessa yhteisössä, kun taas toiset haluavat yksinäistä olemassaoloa. Ja fyysinen ympäristö, joka antaa molemmille mahdollisuuden elää parasta elämäänsä, johtaa biologisen monimuotoisuuden vahvimpaan tasoon. Maaperä tarjoaa tällaisen optimaalisen seka-asuntoympäristön, samoin kuin keittiösi sieni.

Nämä erilaiset bakteerilajit – joista jokainen on suunniteltu hehkumaan eri värillä, jotta tutkijat voivat seurata niiden kasvua – kukoistavat harmoniassa toistensa kanssa rakenteellisen ympäristönsä ansiosta. (Luotto: Andrea Weiss, Zach Holmes ja Yuanchi Ha)

Mikrobiyhteisön selviytyjät

Uuden tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että teollisuuden, joka käyttää bakteereja tehtäviensä suorittamiseen, kuten saasteiden puhdistamiseen tai kaupallisten tuotteiden tuotantoon, tulisi ottaa huomioon rakenteelliset ympäristöt, tutkijat sanovat.

"Bakteerit ovat aivan kuin ihmiset, jotka elävät pandemian läpi – joidenkin on vaikea olla eristyksissä, kun taas toiset menestyvät", sanoo Lingchong You, biolääketieteen tekniikan professori Duken yliopistosta.

"Olemme osoittaneet, että monimutkaisessa yhteisössä, jossa on sekä positiivisia että negatiivisia vuorovaikutuksia lajien välillä, on olemassa keskimääräinen integraatio, joka maksimoi sen yleisen rinnakkaiselon."

Mikrobiyhteisöt sekoittuvat vaihtelevassa määrin kaikkialla luonnossa. Maaperä tarjoaa monia nurkkia ja koloja eri populaatioille kasvaa ilman paljon vuorovaikutusta naapureidensa kanssa. Samaa voidaan sanoa yksittäisistä vesipisaroista lehtien latvoissa.

Mutta kun ihmiset heittävät monia bakteerilajeja yhteen rakenteettomaksi jätkäksi tuottaakseen hyödykkeitä, kuten alkoholia, biopolttoaine, ja lääkkeet, se on yleensä lautasella tai jopa isossa altaassa. Kokeissaan sinä ja kollegat osoittavat, miksi näissä teollisissa ponnisteluissa voi olla viisasta alkaa omaksua rakenteellinen lähestymistapa tuotantotoimiinsa.

Tutkijat viivakoodasivat noin 80 erilaista kantaa E. coli jotta he voisivat seurata väestönkasvuaan. Sitten he sekoittivat bakteereja eri yhdistelminä laboratorion kasvatuslevyillä monenlaisiin mahdollisiin asuintiloihin, jotka vaihtelivat kuudesta suuresta kaivosta 1,536 XNUMX pieneen kaivoon.

Suuret kaivot muistuttivat ympäristöjä, joissa mikrobilajit voivat sekoittua vapaasti, kun taas pienet kaivot matkivat tiloja, joissa lajit voisivat pysyä omillaan.

"Pieni annostus todella vahingoitti lajeja, jotka ovat riippuvaisia ​​vuorovaikutuksesta muiden lajien kanssa selviytyäkseen, kun taas suuri annostelu eliminoi jäsenet, jotka kärsivät näistä vuorovaikutuksista (yksinäiset)," You sanoo. "Mutta väliannostelu mahdollisti maksimaalisen monimuotoisuuden selviytyjiä mikrobiyhteisössä."

Keittiösienet: Viihtyisä koti mikrobeille

Tulokset luovat puitteet tutkijoille, jotka työskentelevät erilaisten bakteeriyhteisöjen kanssa, jotta he voivat alkaa testata, mitkä rakenteelliset ympäristöt voisivat toimia parhaiten heidän harrastuksissaan, You sanoo. He viittaavat myös siihen, miksi keittiösieni on niin hyödyllinen elinympäristö mikrobeja varten. Se jäljittelee terveen maaperän erilaisia ​​erotusasteita tarjoamalla erilaisia ​​erotuskerroksia yhdistettynä erikokoisiin yhteisiin tiloihin.

Tämän todistamiseksi tutkijat suorittivat myös kokeensa tavallisella kotitaloussienellä. Tulokset osoittivat, että se on jopa parempi mikrobien monimuotoisuuden inkubaattori kuin mikään heidän testaamistaan ​​laboratoriolaitteistoista.

"Kuten käy ilmi, sieni on hyvin yksinkertainen tapa toteuttaa monitasoinen annostelu yleisen mikrobiyhteisön parantamiseksi", You sanoo. "Ehkä siksi se on todella likainen asia – sienen rakenne tekee vain täydellisen kodin mikrobeille."

Tulokset ilmestyvät Nature Chemical Biology.

Tietoja Tekijät

National Institutes of Health, National Science Foundation, Office of Naval Research ja Army Research Office rahoittivat työn.

Lähde: Duke University