Neie Modell weist wéi Bakterien sech a multiple Szenarie mat gemeinsame raimleche Mustere behuelen

Bakterien ass alles ronderëm eis-; net nëmmen a Buedzëmmer oder Kichendicher, awer och an eisem Kierper, abegraff an Tumoren, wou d'Mikrobiota dacks bléist. Dës "kleng Ökologien" kënnen de Schlëssel fir Kriibsdrogentherapien halen a méi iwwer si léieren kann hëllefen nei liewensspuerend Behandlungen z'entwéckelen.

Wat geschitt wann verschidde Bakteriestämme am selwechte System präsent sinn? Ginn se zesumme existéieren? Iwwerliewen déi Stäerkst? An engem mikrobielle Spill vu Rock-Pabeier-Schéier, Fuerscher vun der University of California San Diego's BioCircuits Institute hunn eng iwwerraschend Äntwert opgedeckt.

Hir Erkenntnisser, mam Titel "Iwwerliewe vun de Schwächsten an net-transitive asymmetresche Interaktiounen tëscht Stämme vun E. coli, "erschéngt an enger rezenter Editioun vum Natur Kommunikatioun .

D'Fuerschungsteam bestoung vum Professer fir Bioengineering a Molekularbiologie Jeff Hasty; Michael Liao an Arianna Miano, béid Bioengineering Graduéierter Studenten; et Chloe Nguyen, e Bioingenieur Bachelor. Si hunn dräi Stämme vun E. coli (Escherichia coli) sou datt all Stamm en Toxin produzéiert deen een anere Stamm ëmbrénge kann, just wéi e Spill vu Rock-Pabeier-Schéier.

Wéi gefrot wéi den Experiment koum, Schnell kommentéiert, "An der synthetescher Biologie, komplex Genkreesser sinn typesch charakteriséiert a Bakterien déi a gutt gemëschte Flësskulturen wuessen. Wéi och ëmmer, vill Uwendungen involvéieren Zellen déi limitéiert sinn op enger Uewerfläch ze wuessen. Mir wollten d'Behuele vu klenge manipuléierten Ökologien verstoen wann déi interagéierend Aarte wuessen an engem Ëmfeld dat méi no ass wéi Bakterien de mënschleche Kierper wahrscheinlech koloniséieren. "

D'Fuerscher vermëschen déi dräi Populatiounen zesummen a loossen se op e Plat wuessen fir e puer Wochen. Wéi se zréckgekuckt hu si gemierkt datt, iwwer verschidde Experimenter, déiselwecht Populatioun géif d'ganz Uewerfläch iwwerhuelen-; an et war net dee Stäerksten (de Stamm mam mächtegste Toxin).

Virwëtzeg iwwer déi méiglech Grënn fir dëst Resultat, si hunn en Experiment ausgeduecht fir déi verstoppte Dynamik am Spill z'entdecken.

Et waren zwou Hypothesen:entweder déi mëttel Bevëlkerung (genannt "de Feind vun de Stäerksten" wéi de Stamm deen déi Stäerkst géif attackéieren) géif gewannen oder déi schwaachst Populatioun géif gewannen. Hir Experiment huet gewisen datt, verwonnerlech, déi zweet Hypothese war wouer:déi schwaachst Populatioun huet konsequent d'Plack iwwerholl.

Zréck op d'Rock-Pabeier-Schéier Analogie, wa mir de "Fiels" Stamm vun E.coli huet de stäerkste Toxin, et wäert séier de "Schéier" Stamm ëmbréngen. Well de Schéierstamm deen eenzegen war deen de "Pabeier" Stamm konnt ëmbréngen, de Pabeierstamm huet elo keng Feinde. Et ass gratis de Fielsstamm lues iwwer eng Zäit ze iessen, wärend de Fielsstamm net fäeg ass sech selwer ze verteidegen.

Fir de Mechanismus hannert dësem Phänomen ze verstoen, d'Fuerscher hunn och e mathematesche Modell entwéckelt deen Kämpf tëscht den dräi Populatiounen simuléiere kann andeems se aus enger grousser Varietéit u Musteren an Dichten ufänken. De Modell konnt weisen wéi d'Bakterien sech a ville Szenarie mat gemeinsame raimleche Mustere wéi Sträifen behuelen, isoléiert Stärekéip a konzentresch Kreeser.

Nëmme wann d'Stämme ufanks am Muster vu konzentresche Réng mat de Stäerksten an der Mëtt verdeelt goufen, war et méiglech, datt dee stäerkste Belaaschtung d'Plack iwwerhëlt.

Et gëtt geschat datt Mikroben méi wéi mënschlech Zellen 10 bis 1 am mënschleche Kierper sinn a verschidde Krankheeten goufen un Desequiliber a verschiddene Mikrobiome zougeschriwwen. Onbalancen am Darmmikrobiom si mat verschiddene metaboleschen an entzündlechen Stéierunge verbonnen, Kriibs a souguer Depressioun.

D'Kapazitéit fir equilibréiert Ökosystemer ze konstruéieren, déi fir laang Perioden zesummeliewe kënnen, kënne spannend nei Méiglechkeete fir synthetesch Biologen an nei Gesondheetsbehandlungen erméiglechen.

D'Recherche, déi dem Hasty seng Grupp maacht, kann hëllefen d'Fundament ze leeën fir enges Daags gesond synthetesch Mikrobiome z'entwéckelen, déi kënne benotzt gi fir aktiv Verbindungen ze liwweren fir verschidde metabolesch Stéierungen oder Krankheeten an Tumoren ze behandelen.

D'Vizekanzlerin fir Fuerschung Sandra Brown sot, "D'molekulär Biologie a Bionengineering zesummebréngen huet d'Entdeckung erlaabt mat dem Potenzial fir d'Gesondheet vu Leit ronderëm d'Welt ze verbesseren. Dëst ass eng Entdeckung déi ni geschitt wier wa se net zesumme schaffen. Dëst ass en anert Zeeche fir d'Kraaft vun UC San Dem Diego seng multidisziplinär Fuerschung. "

De BioCircuits Institute (BCI) ass eng multidisziplinär Fuerschungseenheet déi sech fokusséiert fir d'dynamesch Eegeschafte vu biologesche Regulatiounskreesser ze verstoen déi d'Skalen vun der Biologie spanen, vun intracelluläre Regulatiounsmoduler bis zur Bevëlkerungsdynamik an Uergelfunktioun.

BCI probéiert d'theoretesch a computational Modeller z'entwéckelen an ze validéieren fir ze verstoen, viraussoen, a kontrolléiert komplex biologesch Funktiounen. Den Institut besteet aus iwwer 50 Fakultéiten aus UC San Diego an aner lokal Institutiounen, inklusiv Scripps Research, dem Salk Institut, an de Sanford-Burnham Medical Research Institute.

• Fuerscher identifizéieren Schlësselfaktoren fir erfollegräich fecal Mikrobiota Transplantater ze garantéieren
• Modulatioun vun der mëndlecher Mikrobiota beaflosst d'kardiovaskulär Virdeeler vum Sport