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        研究為揭開微生物群落的復(fù)雜性提供了機(jī)會(huì)
        
			
        
				2019-03-13 11:08:44
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        威斯康星大學(xué)麥迪遜分校威斯康星發(fā)現(xiàn)研究所所長(zhǎng)喬漢德爾斯曼說：“微生物群落在世界各地。“當(dāng)我這樣說時(shí)，人們總是笑，”她補(bǔ)充道。“但這是真的。”我們對(duì)微生物群落及其對(duì)人類健康或作物生產(chǎn)力的影響的全新理解導(dǎo)致了改變這些社區(qū)以產(chǎn)生效益的夢(mèng)想。為了實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想，數(shù)百萬(wàn)美國(guó)人現(xiàn)在服用益生菌，他們希望這些益生菌可以改善腸道。
        

        研究為揭開微生物群落的復(fù)雜性提供了機(jī)會(huì)
        

        但是這些微生物組的巨大復(fù)雜性和彈性使得研究人員不確定如何更好地產(chǎn)生可預(yù)測(cè)和持久的變化。
        

        Handelsman及其合作者的新研究正面解決了這種復(fù)雜問題。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)名為THOR的社區(qū)，這三種細(xì)菌從大豆根中分離出來(lái)并一起種植。復(fù)雜的微生物群體共同開發(fā)了新的行為，這些行為無(wú)法單獨(dú)從個(gè)體成員中預(yù)測(cè)出來(lái) - 它們形成了更加強(qiáng)硬的結(jié)構(gòu)，稱為生物膜，改變了它們?cè)诃h(huán)境中的移動(dòng)方式，并控制了新型抗生素的釋放。
        

        THOR的三個(gè)成員中的每一個(gè)都具有測(cè)序的基因組，并且可以使用一系列工具輕松地一起分離和共同研究細(xì)菌，這為開始揭示THOR等微生物群落的復(fù)雜性提供了機(jī)會(huì)。更好地了解這些微生物組可以幫助科學(xué)家弄清楚如何改進(jìn)它們。
        

        這項(xiàng)工作于3月5日發(fā)表在mBio期刊上。這項(xiàng)工作由Handelsman實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Gabriel Lozano和耶魯大學(xué)麥迪遜分校植物病理學(xué)系，耶魯大學(xué)和其他機(jī)構(gòu)的合作者領(lǐng)導(dǎo)。
        

        雷鳴般的名字源于社區(qū)成員：根際的搭便車者。多年前，Handelsman的實(shí)驗(yàn)室注意到，當(dāng)大豆根的微生物組(稱為根際)分離出常見的芽孢桿菌屬細(xì)菌時(shí)，會(huì)有幾種細(xì)菌出現(xiàn)。這些搭便車者只有在芽孢桿菌細(xì)菌在寒冷中生長(zhǎng)數(shù)周才會(huì)出現(xiàn)。
        

        不同物種之間的緊密聯(lián)系表明它們可以作為一個(gè)模型群體來(lái)測(cè)試當(dāng)多個(gè)物種共享同一空間時(shí)復(fù)雜性狀如何出現(xiàn)。研究人員確定了來(lái)自假單胞菌和黃桿菌屬細(xì)菌的物種，以與芽孢桿菌一起生長(zhǎng)和研究。
        

        Handelsman說，THOR的成員結(jié)合起來(lái)，擁有大約15,000個(gè)基因，能夠產(chǎn)生數(shù)千個(gè)小分子，隨著時(shí)間的推移和跨越空間形成“復(fù)雜層”。
        

        當(dāng)單獨(dú)生長(zhǎng)時(shí)，THOR的假單胞菌成員產(chǎn)生生物膜，這是一種保護(hù)細(xì)菌免受其環(huán)境影響的豐富結(jié)構(gòu)。生物膜膠粘劑用于醫(yī)藥，使細(xì)菌對(duì)抗生素有抗藥性。當(dāng)THOR的所有三個(gè)成員一起生長(zhǎng)時(shí)，社區(qū)生產(chǎn)的生物膜的數(shù)量是生物膜的兩倍，生物膜的持續(xù)時(shí)間比單獨(dú)使用假單胞菌的時(shí)間長(zhǎng)。
        

        “即使他們的人口很少，這些其他物種也會(huì)引發(fā)更大的生物膜，”漢德爾斯曼說。
        

        其他復(fù)雜的特征也出現(xiàn)在THOR中。芽孢桿菌成員減少了假單胞菌產(chǎn)生的抗生素的產(chǎn)生，保護(hù)黃桿菌免受其影響。而THOR的其他成員誘導(dǎo)芽孢桿菌菌落像樹枝一樣長(zhǎng)出來(lái)，以復(fù)雜的模式在其他細(xì)菌周圍蔓延。
        

        許多操縱微生物組的工作都集中在改善人類健康，像THOR這樣的模型社區(qū)可以幫助科學(xué)家了解如何改變復(fù)雜的微生物關(guān)系以使我們受益。
        

        但是，THOR關(guān)于植物根系微生物組的信息，根際，同樣重要。根際有助于將土壤粘在一起，防止侵蝕。土壤鎖定的碳比大氣中的浮標(biāo)多三倍，使其成為應(yīng)對(duì)氣候變化的重要因素。了解個(gè)體微生物如何聚集在一起產(chǎn)生土壤微生物組的豐富復(fù)雜行為可能是最大化我們從這些看不見的社區(qū)中獲益的關(guān)鍵。
        

        “這是我們最關(guān)鍵的關(guān)系之一，”漢德爾斯曼說。
        
			

			
          
        
			
        
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