"Folk griner altid, når jeg siger det, "tilføjer hun." Men det er rigtigt. "
Vores rige nye forståelse af mikrobielle samfund og deres indflydelse på menneskers sundhed eller afgrødeproduktivitet har ført til drømmen om at ændre disse samfund for at give fordele. I jagten på den drøm, millioner af amerikanere tager nu probiotika, gavnlige mikrober, de håber vil forbedre deres tarm.
Men disse mikrobiomers enorme kompleksitet og modstandsdygtighed efterlader forskere usikre på, hvordan de kan producere forudsigelige og langvarige ændringer til det bedre.
Ny forskning af Handelsman og hendes samarbejdspartnere adresserer denne kompleksitet frontalt. Teamet udviklede et fællesskab, de kaldte THOR, tre bakteriearter isoleret fra sojabønner og vokset sammen. Det komplekse fællesskab af mikrober udviklede sammen ny adfærd, der ikke kunne forudsiges fra de enkelte medlemmer alene - de voksede hårdere strukturer kendt som biofilm, ændret, hvordan de bevægede sig på tværs af deres miljø, og kontrollerede frigivelsen af et nyt antibiotikum.
Hver af de tre medlemmer af THOR har et sekvenseret genom, og en række værktøjer er tilgængelige til let at studere bakterierne isoleret og sammen, hvilket åbner muligheder for at begynde at opklare kompleksiteten af mikrobielle samfund som THOR og andre. En bedre forståelse af disse mikrobiomer kan hjælpe forskere med at finde ud af, hvordan de kan forbedres.
Værket udgives 5. marts i tidsskriftet mBio . Arbejdet blev ledet af Handelsman lab postdoktorforsker Gabriel Lozano med samarbejdspartnere ved UW-Madison Department of Plant Pathology, Yale University og andre institutioner.
Det tordnende navn THOR stammer fra medlemmerne af samfundet:The Hitchhikers Of Rhizosphere. År siden, Handelsmans laboratorium bemærkede, at der kom flere bakterier til turen, da medlemmer af almindelige Bacillus -bakterier blev isoleret fra mikrobiomet i sojabønnerødder, kendt som rhizosfæren. Disse blaffere viste sig først, da Bacillus -bakterier blev dyrket i kulden i flere uger.
Disse snævre sammenhænge mellem forskellige arter tyder på, at de kunne tjene som forbillede for at teste, hvordan komplekse træk opstår, når flere arter deler det samme rum. Forskerne bosatte sig på arter fra Pseudomonas- og Flavobacterium -bakteriegrupperne for at vokse og studere sammen med Bacillus.
Kombineret, medlemmerne af THOR pralede omkring 15, 000 gener og var i stand til at producere tusindvis af små molekyler, skabe "lag af kompleksitet" over tid og på tværs af rummet, siger Handelsman.
Når den vokser alene, Pseudomonas -medlemmet af THOR producerer en biofilm, en solid struktur, der beskytter bakterierne fra dets miljø. Biofilm tyggegummi op implantater, der bruges i medicin og gør bakterier resistente over for antibiotika. Da alle tre medlemmer af THOR blev vokset sammen, samfundet producerede to gange så meget biofilm, og biofilmen varede længere, end da Pseudomonas var alene.
"Selv når deres befolkning er lille, disse andre arter udløser større biofilm, ”siger Handelsman.
Andre komplekse træk dukkede også op i THOR. Bacillus -medlemmet reducerede produktionen af antibiotika fremstillet af Pseudomonas, beskytter Flavobacterium mod deres virkninger. Og de andre medlemmer af THOR fik Bacillus -kolonierne til at vokse ud som grene af et træ, spredes over og omkring de andre bakterier i komplekse mønstre.
Mange bestræbelser på at manipulere mikrobiomer er fokuseret på at forbedre menneskers sundhed, og modelfællesskaber som THOR kunne hjælpe forskere med at forstå, hvordan komplekse mikrobielle relationer kan ændres til gavn for os.
Men THORs oplysninger om mikrobiomet i plantens rødder, rhizosfæren, er lige så vital. Rhizosfæren hjælper med at lime jorden sammen, forhindrer erosion. Og jorden låser op tre gange mere kulstof end flyder i atmosfæren, gør det til et vigtigt element i håndteringen af klimaændringer. Ved, hvordan individuelle mikrober går sammen om at producere de rige, Jordmikrobiomets komplekse adfærd kan være en nøgle til at maksimere den fordel, vi får fra disse usete samfund.
"Det er et af de mest kritiske forhold, vi har, ”siger Handelsman.
Utæt tarm og mikrobiel dysbiose kan bidrage til cytokinstorm i alvorligt syge COVID-19-tilfælde
Fiskeslim kan være en potentiel kilde til antibiotika, finder undersøgelse
Stigende risiko for bioforsvar ved syntetisk biologi
Nyt forsøg viser forbedret overlevelse for patienter med avanceret kolorektal BRAF-mutant kræft
Forståelse af halsbrand
Kost og ernæring påvirker mikrobiomet i tyktarmsslimhinden
Utæt tarm og rumfart - mekanismen afsløret
En ny undersøgelse af virkningerne af simuleret mikrogravitation, den tilstand, astronauter står over for i rummet, forstyrrer tarmens epitelbarriere, og effekten vedvarer, selv efter at astronauten v
En vegansk kost kan øge tarmmikrober, der hjælper med vægttab
Skift til en vegansk kost kan hjælpe folk med at tabe næsten et kilo i vægt hver uge og reducere deres risiko for diabetes markant, ifølge en undersøgelse, der for nylig blev præsenteret på dette års
Metformin kan hjælpe utæt tarm
Et team af forskere fra University of California, San Diego, har med succes brugt tarmorganoider i deres laboratorium til at vise virkningerne af medicin til behandling af tilstande som utæt tarm. Und