Губка — это очень простой способ реализации многоуровневого порционирования для улучшения общего микробного сообщества», — говорит Линчонг Ю. «Может быть, поэтому это действительно грязная вещь — структура губки просто идеально подходит для микробов.

Исследователи сообщают, что ваша кухонная губка является лучшим инкубатором для разнообразных бактериальных сообществ, чем лабораторная чашка Петри.

Рог изобилия микробов, кишащих вокруг, таким счастливым и продуктивным делают не только застрявшие остатки, но и структура самой губки.

«Структура губки просто идеальный дом для микробов».

В серии экспериментов исследователи показывают, как различные виды микробов могут влиять на динамику населения друг друга в зависимости от факторов их структурной среды, таких как сложность и размер.

Некоторые бактерии процветают в разнообразном сообществе, в то время как другие предпочитают одиночное существование. И физическая среда, которая позволяет обоим видам жить своей лучшей жизнью, приводит к самым высоким уровням биоразнообразия. Почва обеспечивает такую ​​оптимальную среду для смешанных домов, как и ваша кухонная губка.

Эти разные виды бактерий, каждый из которых спроектирован так, чтобы светиться разным цветом, чтобы исследователи могли отслеживать их рост, процветают в гармонии друг с другом благодаря своей структурированной среде. (Источник: Андреа Вайс, Зак Холмс и Юанчи Ха)

Выжившие микробные сообщества

Результаты нового исследования показывают, что отрасли, использующие бактерии для выполнения таких задач, как очистка от загрязнений или производство коммерческих продуктов, должны учитывать структурную среду, говорят исследователи.

«Бактерии похожи на людей, живущих во время пандемии: некоторым трудно быть изолированными, в то время как другие процветают», — говорит Линчонг Ю, профессор биомедицинской инженерии в Университете Дьюка.

«Мы продемонстрировали, что в сложном сообществе, имеющем как положительные, так и отрицательные взаимодействия между видами, существует промежуточная степень интеграции, которая максимизирует его общее сосуществование».

Микробные сообщества в той или иной степени смешиваются в природе. Почва предоставляет множество уголков и закоулков для роста различных популяций без особого взаимодействия со своими соседями. То же самое можно сказать и об отдельных капельках воды на верхушках листьев.

Но когда люди объединяют множество видов бактерий в бесструктурную массу для производства таких товаров, как алкоголь, биотопливе, и лекарства, обычно на тарелке или даже в большом чане. В своих экспериментах Вы и его коллеги показывают, почему эти промышленные усилия могут быть мудрыми, чтобы начать применять структурный подход к своим производственным усилиям.

Исследователи штрих-кодировали около 80 различных штаммов вируса. E. палочки чтобы они могли отслеживать рост своего населения. Затем они смешали бактерии в различных комбинациях на лабораторных планшетах для выращивания с широким спектром потенциальных жизненных пространств, начиная от шести больших лунок и заканчивая 1,536 крошечными лунками.

Большие колодцы имитировали среду, в которой виды микробов могут свободно смешиваться, в то время как маленькие колодцы имитировали пространства, в которых виды могли держаться особняком.

«Небольшие порции действительно навредили видам, выживание которых зависит от взаимодействия с другими видами, в то время как большие порции устранили членов, которые страдают от этих взаимодействий (одиночек)», — говорит Ю. «Но промежуточное разделение позволило максимально разнообразить выживших в микробном сообществе».

Кухонные губки: уютный дом для микробов

По словам Ю, результаты создают основу для исследователей, работающих с различными бактериальными сообществами, чтобы начать проверять, какие структурные среды могут лучше всего подойти для их целей. Они также указывают на то, почему кухонная губка так полезна. среда обитания для микробов. Он имитирует различные степени разделения, характерные для здоровой почвы, обеспечивая различные уровни разделения в сочетании с различными размерами общих пространств.

Чтобы доказать это, исследователи также провели эксперимент с полоской обычной бытовой губки. Результаты показали, что это даже лучший инкубатор микробного разнообразия, чем любое из испытанного ими лабораторного оборудования.

«Как оказалось, губка — это очень простой способ реализовать многоуровневое порционирование для улучшения общего микробного сообщества», — говорит Ю. «Может быть, поэтому это действительно грязная вещь — структура губки просто идеально подходит для микробов».

Результаты появляются в Природа Химическая биология.

Об авторах

Работа финансировалась Национальным институтом здравоохранения, Национальным научным фондом, Управлением военно-морских исследований и Управлением армейских исследований.

Источник: Университет Дьюка