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      THOR將復雜的微生物組爭論成一個改進它們的模型
      
			
      
				2019-03-10 11:59:38
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      威斯康星大學麥迪遜分校威斯康星發(fā)現(xiàn)研究所所長喬漢德爾斯曼說：“微生物群落在世界各地。
      

      THOR將復雜的微生物組爭論成一個改進它們的模型
      

      “當我這樣說時，人們總是笑，”她補充道。“但這是真的。”
      

      我們對微生物群落及其對人類健康或作物生產力的影響的全新理解導致了改變這些社區(qū)以產生效益的夢想。為了實現(xiàn)這一夢想，數(shù)百萬美國人現(xiàn)在服用益生菌，他們希望這些益生菌可以改善腸道。
      

      但是這些微生物組的巨大復雜性和彈性使得研究人員不確定如何更好地產生可預測和持久的變化。
      

      Handelsman及其合作者的新研究正面解決了這種復雜問題。該團隊開發(fā)了一個名為THOR的社區(qū)，這三種細菌從大豆根中分離出來并一起種植。復雜的微生物群體共同開發(fā)了新的行為，這些行為是單獨成員無法預測的 - 它們形成了更加堅固的結構，稱為生物膜，改變了它們在環(huán)境中的移動方式，并控制了新型抗生素的釋放。
      

      THOR的三個成員中的每一個都具有測序的基因組，并且可以使用一系列工具輕松地一起分離和共同研究細菌，這為開始揭示THOR等微生物群落的復雜性提供了機會。更好地了解這些微生物組可以幫助科學家弄清楚如何改進它們。
      

      這項工作于3月5日發(fā)表在mBio期刊上。這項工作由Handelsman實驗室博士后研究員Gabriel Lozano和耶魯大學麥迪遜分校植物病理學系，耶魯大學和其他機構的合作者領導。
      

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

      不同物種之間的緊密聯(lián)系表明它們可以作為一個模型群體來測試當多個物種共享同一空間時復雜性狀如何出現(xiàn)。研究人員確定了來自假單胞菌和黃桿菌屬細菌的物種，以與芽孢桿菌一起生長和研究。
      

      Handelsman說，THOR的成員結合起來，擁有大約15,000個基因，能夠產生數(shù)千個小分子，隨著時間的推移和跨越空間形成“復雜層”。
      

      當單獨生長時，THOR的假單胞菌成員產生生物膜，這是一種保護細菌免受其環(huán)境影響的豐富結構。生物膜膠粘劑用于醫(yī)藥，使細菌對抗生素有抗藥性。當THOR的所有三個成員一起生長時，社區(qū)生產的生物膜的數(shù)量是生物膜的兩倍，生物膜的持續(xù)時間比單獨使用假單胞菌的時間長。
      

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

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

      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)可以幫助科學家了解如何改變復雜的微生物關系以使我們受益。
      

      但是，THOR關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多三倍，使其成為應對氣候變化的重要因素。了解個體微生物如何聚集在一起產生土壤微生物組的豐富復雜行為可能是最大化我們從這些看不見的社區(qū)中獲益的關鍵。
      

      “這是我們最關鍵的關系之一，”漢德爾斯曼說
      
			

			
        
      
			
      
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