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        微生物競(jìng)爭(zhēng)的距離決定了它們的社區(qū)結(jié)構(gòu)
        
			
        
				2019-02-25 10:49:18
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        在微生物社區(qū)中，微生物正在為自己的生活而戰(zhàn)。這些微小的生物存在于土壤，海洋和人體中。微生物發(fā)揮著幾個(gè)重要作用 - 它們可以分解廢物，制造氧氣并促進(jìn)人體健康。在社區(qū)內(nèi)，微生物不斷相互競(jìng)爭(zhēng)空間，營(yíng)養(yǎng)和其他資源。他們的競(jìng)爭(zhēng)可以在多個(gè)空間尺度上發(fā)生，無(wú)論微生物是靠近還是遠(yuǎn)離。
        

        微生物競(jìng)爭(zhēng)的距離決定了它們的社區(qū)結(jié)構(gòu)
        

        當(dāng)微生物靠近時(shí)，它們組裝了一個(gè)分子裝置，將毒素注入鄰居，抑制它們的生長(zhǎng)。相隔很遠(yuǎn)時(shí)，微生物釋放出一種小的有毒分子，通過(guò)社區(qū)進(jìn)入其他細(xì)胞，導(dǎo)致它們死亡。伊利諾伊大學(xué)生物工程學(xué)副教授，Carl R. Woese基因組生物學(xué)研究所成員Ting Lu想知道不同的相互作用距離是否會(huì)影響微生物群落的組織。解決這個(gè)問(wèn)題可以幫助研究人員了解這些社區(qū)的組合方式。
        

        Lu和他的實(shí)驗(yàn)室成員-Venhar Celik Ozgen，Wentao Kong，Andrew Blanchard和Feng Liu開發(fā)了數(shù)學(xué)模型和一組合成微生物群落，以研究微生物戰(zhàn)爭(zhēng)中不同距離的作用。他們創(chuàng)造了涉及單向競(jìng)爭(zhēng)的生態(tài)系統(tǒng)，其中一種微生物殺死了另一種微生物，而生態(tài)系統(tǒng)則采用雙向競(jìng)爭(zhēng)，兩種類型的微生物互相殘殺。
        

        他們的研究結(jié)果發(fā)表在“ 科學(xué)進(jìn)步”雜志上，揭示了空間和時(shí)間之間的重要互惠關(guān)系。
        

        在一種類型的微生物殺死另一種微生物的社區(qū)中，研究人員發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程競(jìng)爭(zhēng)更有效，因?yàn)槲⑸镌诙叹嚯x內(nèi)殺死競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的時(shí)間比在短距離內(nèi)殺死的時(shí)間短。
        

        接下來(lái)，他們研究了兩種微生物互相殘殺的社區(qū)。盧說(shuō)，通過(guò)描繪在戰(zhàn)場(chǎng)上遇到的兩支軍隊(duì)可以最好地理解他們的發(fā)現(xiàn)，其中一支軍隊(duì)擁有劍(依賴于接觸的分子殺傷裝置)，另一支擁有箭頭(可擴(kuò)散的毒性分子攻擊其他微生物)。
        

        “當(dāng)這兩支軍隊(duì)進(jìn)行近距離戰(zhàn)斗時(shí)，劍更有效，因?yàn)樗梢粤⒓礆⑺罃橙耍?rdquo;盧說(shuō)。“但是，如果這些政黨被一條河流隔開，例如 - 雖然劍更具殺傷力，但它超出了它們的范圍。”
        

        在近距離范圍內(nèi)，依賴于接觸的設(shè)備更有效。在遠(yuǎn)距離，可擴(kuò)散分子更有效。這就是為什么在這種雙向競(jìng)爭(zhēng)中，微生物群體的密度很重要。如果人口密集，微生物被迫在近距離競(jìng)爭(zhēng)，那些使用接觸依賴設(shè)備的人獲勝。如果微生物間隔較大，它們會(huì)在遠(yuǎn)距離競(jìng)爭(zhēng)，而那些使用可擴(kuò)散分子的微生物則會(huì)獲勝。
        

        作者說(shuō)，據(jù)他們所知，這是第一個(gè)剖析空間相互作用量表在微生物生態(tài)系統(tǒng)組織中的作用的實(shí)驗(yàn)。Lu說(shuō)他們的結(jié)果加深??了他們對(duì)微生物群落如何組裝和運(yùn)作的了解。
        

        他們的發(fā)現(xiàn)也將有助于創(chuàng)造人工微生物生態(tài)系統(tǒng)，可用于治療疾病或增加植物生長(zhǎng)。
        

        “通過(guò)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)組織......(它將)也有助于我們?cè)O(shè)計(jì)更好的生態(tài)系統(tǒng)，可以更有效地以更有效的方式提供功能，”Lu說(shuō)。
        

        Lu說(shuō)，相互作用距離的變化也經(jīng)常發(fā)生在動(dòng)物和植物細(xì)胞中，因此他們的研究結(jié)果也可以提供對(duì)多細(xì)胞生物組織的深入了解。
        

        “盡管我們專注于研究微生物種群的空間組織，但我們相信我們對(duì)細(xì)菌學(xué)習(xí)的知識(shí)可以被推廣并轉(zhuǎn)化為其他生命系統(tǒng)，”Lu說(shuō)。
        
			

			
          
        
			
        
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