Ang isang espongha ay isang napakasimpleng paraan upang ipatupad ang multilevel portioning upang mapahusay ang pangkalahatang komunidad ng microbial," sabi ni Lingchong You. "Siguro iyon ang dahilan kung bakit ito ay isang talagang maruming bagay-ang istraktura ng isang espongha ay gumagawa lamang ng isang perpektong tahanan para sa mga mikrobyo.
Ang iyong espongha sa kusina ay isang mas mahusay na incubator para sa magkakaibang mga komunidad ng bakterya kaysa sa isang laboratoryo na Petri dish, ulat ng mga mananaliksik.
Ito ay hindi lamang ang mga nakulong na tira na nagpapasaya at nagbubunga ng cornucopia ng mga mikrobyo sa paligid, ito ay ang istraktura ng espongha mismo.
"Ang istraktura ng isang espongha ay gumagawa lamang ng isang perpektong tahanan para sa mga mikrobyo."
Sa isang serye ng mga eksperimento, ipinakita ng mga mananaliksik kung paano iba-iba microbial species maaaring makaapekto sa dinamika ng populasyon ng isa't isa depende sa mga salik ng kanilang istrukturang kapaligiran tulad ng pagiging kumplikado at laki.
Ang ilang mga bakterya ay umunlad sa isang magkakaibang komunidad habang ang iba ay mas gusto ang isang solong buhay. At ang pisikal na kapaligiran na nagbibigay-daan sa parehong uri na mamuhay ng kanilang pinakamahusay na buhay ay humahantong sa pinakamalakas na antas ng biodiversity. Ang lupa ay nagbibigay ng ganitong uri ng pinakamainam na mixed-housing environment, at gayundin ang iyong espongha sa kusina.
Ang iba't ibang mga species ng bakterya na ito-bawat isa ay ininhinyero upang kumikinang ng ibang kulay upang masubaybayan ng mga mananaliksik ang kanilang paglaki-ay umuunlad na naaayon sa isa't isa salamat sa kanilang nakaayos na kapaligiran. (Credit: Andrea Weiss, Zach Holmes, at Yuanchi Ha)
Mga nakaligtas sa komunidad ng mikrobyo
Iminumungkahi ng mga natuklasan ng bagong pag-aaral na ang mga istrukturang kapaligiran ay dapat isaalang-alang ng mga industriya na gumagamit ng bakterya upang magawa ang mga gawain tulad ng paglilinis ng polusyon o paggawa ng mga komersyal na produkto, sabi ng mga mananaliksik.
"Ang mga bakterya ay tulad ng mga taong nabubuhay sa panahon ng pandemya—nahihirapan ang ilan na ihiwalay habang ang iba ay umuunlad," sabi ni Lingchong You, propesor ng biomedical engineering sa Duke University.
"Ipinakita namin na sa isang kumplikadong komunidad na may parehong positibo at negatibong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga species, mayroong isang intermediate na halaga ng pagsasama-sama na magpapalaki sa kabuuang magkakasamang buhay nito."
Ang mga microbial na komunidad ay naghahalo sa iba't ibang antas sa buong kalikasan. Ang lupa ay nagbibigay ng maraming sulok at sulok para sa iba't ibang populasyon na lumago nang walang gaanong pakikipag-ugnayan mula sa kanilang mga kapitbahay. Ang parehong ay maaaring sinabi para sa mga indibidwal na droplets ng tubig sa tuktok ng mga dahon.
Ngunit kapag ang mga tao ay nagtatapon ng maraming bacterial species na magkasama sa isang walang istrakturang goop upang makagawa ng mga kalakal tulad ng alkohol, biofuel, at mga gamot, kadalasan ito ay nasa isang plato o kahit isang malaking vat. Sa kanilang mga eksperimento, Ikaw at ang mga kasamahan ay nagpapakita kung bakit ang mga pang-industriyang pagsusumikap na ito ay maaaring maging matalino upang simulan ang paggawa ng isang istrukturang diskarte sa kanilang mga pagsisikap sa pagmamanupaktura.
Ang mga mananaliksik ay nag-barcode ng tungkol sa 80 iba't ibang mga strain ng E. coli upang masubaybayan nila ang kanilang paglaki ng populasyon. Pagkatapos ay pinaghalo nila ang bakterya sa iba't ibang kumbinasyon sa mga plato ng paglago ng laboratoryo na may malawak na pagkakaiba-iba ng mga potensyal na lugar ng pamumuhay mula sa anim na malalaking balon hanggang sa 1,536 na maliliit na balon.
Tinatantya ng malalaking balon ang mga kapaligiran kung saan malayang makakahalo ang mga microbial species, habang ginagaya ng maliliit na balon ang mga puwang kung saan maaaring manatili ang mga species sa kanilang sarili.
"Ang maliit na bahagi ay talagang nakakasakit sa mga species na umaasa sa mga pakikipag-ugnayan sa ibang mga species upang mabuhay, habang ang malaking bahagi ay nag-aalis ng mga miyembro na nagdurusa sa mga pakikipag-ugnayan na ito (ang mga nag-iisa)," sabi ni You. "Ngunit pinahintulutan ng intermediate portioning ang maximum na pagkakaiba-iba ng mga nakaligtas sa microbial community."
Mga Espongha sa Kusina: Isang Maginhawang Tahanan Para sa Mga Mikrobyo
Ang mga resulta ay lumikha ng isang balangkas para sa mga mananaliksik na nagtatrabaho sa magkakaibang mga bacterial na komunidad upang simulan ang pagsubok kung anong mga istrukturang kapaligiran ang maaaring pinakamahusay na gagana para sa kanilang mga hangarin, sabi ni You. Itinuturo din nila kung bakit kapaki-pakinabang ang isang espongha sa kusina tahanan para sa mga mikrobyo. Ginagaya nito ang iba't ibang antas ng paghihiwalay na matatagpuan sa malusog na lupa, na nagbibigay ng iba't ibang mga layer ng paghihiwalay na sinamahan ng iba't ibang laki ng mga communal space.
Upang patunayan ang puntong ito, pinatakbo din ng mga mananaliksik ang kanilang eksperimento sa isang strip ng regular na espongha ng sambahayan. Ang mga resulta ay nagpakita na ito ay isang mas mahusay na incubator ng microbial diversity kaysa sa alinman sa mga kagamitan sa laboratoryo na sinubukan nila.
"Sa lumalabas, ang isang espongha ay isang napakasimpleng paraan upang ipatupad ang multilevel na paghati upang mapahusay ang pangkalahatang komunidad ng microbial," sabi ni You. "Siguro iyon ang dahilan kung bakit ito ay isang talagang maruming bagay-ang istraktura ng isang espongha ay gumagawa lamang ng isang perpektong tahanan para sa mga mikrobyo."
Lumilitaw ang mga resulta Nature Chemical Biology.
Tungkol sa May-akda
Pinondohan ng National Institutes of Health, National Science Foundation, Office of Naval Research, at Army Research Office ang gawain.
Source: Duke University
