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研究为揭开微生物群落的复杂性提供了机会

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-05-20浏览次数:1461

v。威斯康星大学麦迪逊分校威斯康星发现研究所所长约翰德斯曼说:“微生物群落遍布全球。

“当我这样说时,人们总是笑,”她补充说。 “但这是真的。”

我们对微生物群落的新认识及其对人类健康或作物生产力的影响导致了改变这些群落以产生效益的梦想。为了实现这个梦想,数百万美国人现在正在服用益生菌,他们希望这些益生菌可以改善肠道。

但是这些微生物组的巨大复杂性和弹性使研究人员不确定如何更好地产生可预测和持久的变化。

Handelsman及其合作者的新研究解决了这一复杂问题。该团队开发了一个名为THOR的社区,该社区与大豆根分离并一起种植。复杂的微生物群体共同开发了个体成员无法预测的新行为 - 它们形成了一种更强大的结构,称为生物膜,改变了它们在环境中的移动方式,并控制了新抗生素的释放。

THOR的三个成员中的每一个都具有测序的基因组,并且可以使用一系列工具来容易地分离和联合研究细菌,从而提供了开始揭示诸如THOR的微生物群落的复杂性的机会。更好地了解这些微生物组可以帮助科学家找出如何改进它们。

这项工作于3月5日在mBio期刊上发表。这项工作由Handelsman实验室博士后研究员Gabriel Lozano领导,耶鲁大学和耶鲁大学麦迪逊分校植物病理学系其他机构的合作者。

雷鸣般的名字来自社区成员:根搭车者。多年前,汉德尔斯曼的实验室注意到,当大豆根的微生物群(称为根际)分离出常见的芽孢杆菌时,出现了几种细菌。这些搭便车的人只有在芽孢杆菌在寒冷中生长数周后才会出现。

不同物种之间的密切联系表明,它们可以作为一个模型种群,来测试当多个物种共享同一空间时,复杂的性状是如何发生的。研究人员从假单胞菌和黄单胞菌中鉴定出种,并用芽孢杆菌进行生长和研究。

汉德尔斯曼说,Thor成员,加上大约个基因,可以产生数千个小分子,随着时间的推移和空间的推移,形成“复杂的层”。

单独生长时,Thor假单胞菌属的成员会产生生物膜,这种丰富的结构可以保护细菌免受环境影响。生物膜粘合剂在医学上被用来制造抗抗生素的细菌。当托尔的三个成员都在一起生长时,这个群落产生的生物膜是生物膜的两倍,而且生物膜的持续时间比单是假单胞菌的要长。

“即使它们的种群很小,这些其他物种也会触发更大的生物膜,”汉德尔斯曼说。

其他复杂的特征也出现在Thor中。芽孢杆菌成员减少了假单胞菌产生的抗生素的产量,并保护黄杆菌免受其影响。雷神的其他成员诱导芽孢杆菌菌落像树枝一样生长,并以复杂的模式在其他细菌周围传播。

微生物组操纵的大部分工作都集中在改善人类健康上。像托尔这样的模型社区可以帮助科学家了解如何改变复杂的微生物关系以造福我们。

然而,THOR关于植物根系根的信息在根际同样重要。根际有助于将土壤结合在一起并防止侵蚀。土壤的碳含量比大气中的浮标高三倍,使其成为应对气候变化的重要因素。了解个体微生物如何聚集在一起以产生土壤微生物组的丰富和复杂行为可能是最大化我们从这些无形社区获益的关键。

“这是我们最关键的关系之一,”汉德尔斯曼说。