Priestorová ekológia alebo krajinná ekológia je výskumná oblasť, ktorá skúma vytváranie priestorových vzorcov medzi bakteriálnymi spoločenstvami. Veľkosť „zrna“ (najmenšia pozorovaná jednotka) a „rozsah“ (rozsah pozorovaní) sú dôležitými determinantami rozsahu skúmania. Rozsah je rozhodujúci pri vytváraní teórií o tom, ako sú tieto komunity organizované.
Ako sa tvoria takéto vzorce? V ľudských ústach, najmenej, odpoveď obsahuje faktory, ako je teplota, úrovne vlhkosti, tok slín, hladina kyslíka, pH, a koľkokrát sa vyskytnú odreniny alebo postupy ústnej hygieny. Okrem týchto faktorov na makroúrovni, samotné mikróby vyrábajú a využívajú metabolické zlúčeniny, živiny, a inhibítory, vrátane antimikrobiálnych molekúl. Fyzicky tiež bránia iným mikróbom obsadiť hlavný priestor, alebo ich povrchy môžu ponúkať dobré miesta pre ďalšie mikróby, na ktoré sa môžu viazať. Takéto interakcie vedú k rozmanitej a funkčne nadbytočnej komunite, ktorý je viac-menej stabilný a metabolicky aktívny podľa úrovní intermikrobiálnej interakcie.
Ak chcete zmapovať priestorovú orientáciu, musia byť známe ďalšie faktory, ako je vzdialenosť medzi mikróbmi, ako aj vzdialenosť medzi mikróbmi a inými znakmi hostiteľa, ako je najbližšia hostiteľská bunka alebo povrch biofilmu, ktorého súčasťou je mikrób. Zobrazovanie sa používa na získanie informácií o takýchto vzoroch na úrovni jednotlivých buniek v mierkach do jedného milimetra.
Vývoj techniky nazývanej kombinatorické značenie spolu so spektrálnou zobrazovacou-fluorescenčnou in situ hybridizáciou (CLASI-FISH) pomohol identifikovať a lokalizovať viac mikrobiálnych tried súčasne označením akéhokoľvek daného typu mikróbu viacerými fluoroformi. To pomáha zviditeľniť priestorové usporiadanie celého systému mikróbov vytvárajúcich mikrobiálne spoločenstvá v mikrónovom meradle.
Bakteriálny biofilm oškrabaný z povrchu jazyka a zobrazený pomocou CLASI-FISH. Ľudské epiteliálne tkanivo tvorí centrálne jadro (sivé). Farby označujú rôzne baktérie:Actinomyces (červená) zaberá oblasť blízko jadra; Streptococcus (zelený) je lokalizovaný vo vonkajšej kôre a vo vnútri v pruhoch. Ostatné taxóny (Rothia, tyrkysový; Neisseria, žltá; Veillonella, purpurová) sú prítomné v zhlukoch a pruhoch, ktoré naznačujú rast komunity smerom von od centrálneho jadra. Obrazový kredit:Steven Wilbert a Gary Borisy, Forsythov inštitút Táto štúdia používa multispektrálne fluorescenčné zobrazovanie na stanovenie svojej úlohy v priestorovej ekológii pre mikrobiálne systémy na jazyku. Existuje niekoľko husto zoskupených mikróbov, ktoré sú v kontakte s ľudským epitelom a tiež s inými orálnymi biotopmi, ako sú ústna sliznica a zuby.
Vyšetrovatelia pomocou hrebeňovej plastovej škrabky na jazyk zozbierali zoškrabanú vzorku zozadu dopredu. Veľkosť a vnútorné usporiadanie týchto fragmentov biofilmu ich viedlo k záveru, že reprezentujú priestorové usporiadanie baktérií na rôznych úrovniach jazykového chrbta verne v rozsahu stoviek mikrometrov. Tieto úrovne zahŕňajú vrcholy filiformných papíl pokrývajúcich jazyk, údolia medzi nimi, a jemné tŕne, ktoré z nich vyčnievajú, všetky sú hostiteľmi baktérií rôznych typov.
Vedci najskôr identifikovali hlavné typy baktérií vo vzorkách zoškrabaných z jazykov 21 zdravých dobrovoľníkov sekvenovaním, a potom analyzovala každú triedu, aby prišla s úplným pohľadom na štruktúru mikrobiómu dostatočne podrobne, aby každému z kľúčových druhov bolo priradené vlastné miesto na jazyku.
Väčšina mikrobiálnych génov v jazykovej komunite je tvorená obmedzeným počtom oligotypov, podľa projektu Human Microbiome Project (HMP). Prepojením každého oligotypu v ústach s bakteriálnymi triedami v rozšírenej databáze orálnych mikrobiómov ľudí (eHOMD), vyšetrovatelia identifikovali 17 bakteriálnych rodov prítomných u viac ako 80% ľudí a tvoriacich 0,5% mikróbov. Použitím sekvenčných údajov z HMP zistili, že 95% alebo viac bakteriálnych sekvencií pochádza z podobnej sady rodov.
Vedci dospeli k záveru, že tieto rody „pravdepodobne tvoria priestorový aj metabolický rámec zdravého mikrobiómu TD“.
Vedci zistili tri typy mikrobiálnych usporiadaní:voľné baktérie, baktérie na dlaždicových epiteliálnych bunkách, a bakteriálnych konzorcií, alebo štruktúrne zložité skupiny. Posledne uvedené boli bakteriálne biofilmy vyrobené z niekoľkých vrstiev mikróbov, s výraznou hranicou a epiteliálnym jadrom.
Analýza bakteriálneho zloženia v každej kategórii a priestorovom umiestnení ukázala, že konzorciá boli homogénnejšie ako ostatné kategórie, s podobnými bakteriálnymi vzormi vo všetkých vzorkách. Voľné a na epitel viazané baktérie sa vyskytovali jednotlivo alebo v malých zhlukoch. Naproti tomu každé konzorcium zobrazovalo rovnakú lokalizovanú štruktúru opráv, v každom dominuje jeden bakteriálny typ.
Každá náplasť má odlišnú hranicu, je dlhý niekoľko desiatok až stoviek mikrometrov, a má jadro epiteliálnych buniek ľudskej sliznice. Konzorciá žijú medzi obvodovou zónou, ktorý je vystavený slinám a kyslíku, a epiteliálne jadro.
Minimálne jedna vzorka od každého účastníka, a viac ako 95% ukážkových obrázkov, ukázal prítomnosť 3 rodov: Actinomyces, Rothia, a Streptokok . Každý mal v konzorciu svoje „sladké miesto“, s Actinomyces vytváranie veľkých súvislých domén v blízkosti jadra alebo pruhov medzi škvrnami iných baktérií. Rothia vytvorili veľké škvrny v blízkosti obvodu, ako aj okolo jadra epiteliálnych alebo bakteriálnych buniek. V rámci takejto kortikálnej vrstvy the Rothia bol často rozbitý potokmi alebo škvrnami iných bakteriálnych typov. Streptokok vytvorila na konzorciu tenkú vonkajšiu vrstvu, ako aj žily alebo škvrny v jeho vnútri.
Zahrnuté sú aj ďalšie prominentné typy baktérií pozorované vo vzorkách od všetkých osôb v tejto štúdii Veillonella, Gemella, Neisseriaceae, a kmeňa Saccharibacteria . Niektoré z týchto tried baktérií môžu pomôcť pri premene dusičnanov v slinách na dusitany, a tým pomôcť regulovať hladiny oxidu dusnatého v tele. Menej ako pätina buniek nebola zafarbená žiadnou zo špecifických sond.
Ďalšie, vyšetrovatelia sa pozreli na rôzne rody v konzorciu, každý druh v rámci jedného rodu, a najmä jeden druh, ktorý bol považovaný za zástupcu tohto rodu na jazyku. Ako sa očakáva z údajov HMP, našli, napríklad že Rothia predstavoval R. mucilaginosa , Actinomyces od A. odontolyticus , a v oveľa menšej miere, A. graevenitizii , a Neisseria od N. flavescens . S. mitis , S. salivarius a S. parasanguinis boli nájdené vo všetkých konzorciách, ale na rôznych miestach.
Vedci predpokladajú, že bakteriálne bunky v dorzovom jazyku na seba tlačia, keď sa množia. Každá trieda rastie rýchlejšie v oblasti, ktorá je ideálna pre ich rast, čo vedie k nerovnomerne tvarovaným záplatám. Toto je pôvod usporiadania náplastí pozorovaného v zrelom mikrobióme. V zlom zdravotnom stave, štruktúra mikrobiálnej komunity sa môže líšiť.
„Naša štúdia je nová, pretože nikto predtým sa nedokázal pozrieť na biofilm v jazyku spôsobom, ktorý rozlišuje všetky rôzne baktérie, aby sme videli, ako sa usporiadajú, "hovorí výskumník Gary Borisy." Väčšina predchádzajúcej práce o bakteriálnych komunitách používala prístupy založené na sekvenovaní DNA, ale aby sme získali sekvenciu DNA, musíte najskôr rozdrviť vzorku a extrahovať DNA, ktorý ničí všetku nádhernú priestorovú štruktúru, ktorá tam bola. Zobrazovanie pomocou našej techniky CLASI-FISH nám umožňuje zachovať priestorovú štruktúru a súčasne identifikovať baktérie. "
Inými slovami, táto zobrazovacia metóda dokázala identifikovať väčšinu buniek v každom konzorciu, ako aj ich početnosť a priestorové usporiadanie vo vzťahu k zdroju výživy a umiestneniu substrátu.
Štúdie v mikrometrickom meradle pomáhajú rozlišovať mikrobiálne spoločenstvá vo vzťahu k ich biologickému usporiadaniu. Použitie sond na úrovni druhov ukazuje, že mnohé druhy sú miestnymi špecialistami na jednom mieste, ako zubný plak, ale nie v druhom, to znamená, jazykové chrbát.
Vedci dospeli k záveru, „Aj keď je zobrazovanie iba jednou z niekoľkých kľúčových technológií, poskytuje jedinečný prínos, keď nám ukazuje cieľ:krajinu a štruktúry, ktoré mikróby stavajú a ktoré musíme vysvetliť a replikovať, aby sme dosiahli porozumenie mikrobiálnej komunity. “
Multi-omický prístup k vývoju liekov proti COVID-19
Bakteriofágy môžu liečiť E. coli bez poškodenia čriev,
Chronický kašeľ je možné zmierniť novým liekom
Najzdravšie črevné baktérie s rastlinnou alebo stredomorskou stravou
Výmena červeného mäsa za alternatívy rastlinného mäsa znižuje kardiovaskulárne riziko
Hydrogen Breath nepochádza z atola Bikini
Niektoré druhy baktérií môžu zvýšiť riziko HIV u žien,
nachádza novú štúdiu Nedávna štúdia publikovaná v Lancetove infekčné choroby, opisuje sedem druhov vaginálnych baktérií, ktoré môžu u žien výrazne zvýšiť riziko infekcie HIV. Kredit:I
Ako posilniť svoj imunitný systém v boji proti koronavírusu
Keďže svet zápasí s pandémiou koronavírusu, stále viac ľudí sa pokúša chrániť pred vírusom všetkými možnými prostriedkami. V súčasnosti neexistujú žiadne očkovacie látky proti závažnému akútnemu respi
Surové krmivo pre domáce zvieratá predstavuje riziko pre ľudí a zvieratá
Vedci v novej štúdii zistili, že domáce psy a mačky konzumujúce surové mäso môžu šíriť kmene baktérií odolných voči antibiotikám na ľudí. Ich štúdia s názvom „Strava na báze surového mäsa pre spoločen