Почему ваша кухонная губка отвратительна

Исследователи из Университета Дьюка обнаружили простой, но удивительный факт:

Ваша кухонная губка — лучший инкубатор для разнообразных бактериальных сообществ, чем лабораторная чашка Петри.

Но не только застрявшие остатки делают рог изобилия кишащих вокруг микробов таким счастливым и продуктивным, это структура самой губки.

В серии экспериментов ученые показывают, как различные виды микробов могут влиять на динамику популяций друг друга в зависимости от факторов их структурной среды, таких как сложность и размер.

Некоторые бактерии процветают в разнообразном сообществе, в то время как другие предпочитают одиночное существование.

И физическая среда, которая позволяет обоим видам жить своей лучшей жизнью, приводит к самым высоким уровням биоразнообразия.

Почва обеспечивает такую ​​оптимальную среду для смешанных домов, как и ваша кухонная губка.

Инженеры-биомедики из Университета Дьюка говорят, что их результаты свидетельствуют о том, что отрасли, использующие бактерии для выполнения таких задач, как очистка от загрязнений или производство коммерческих продуктов, должны учитывать структурную среду.

Результаты появились в журнале Nature Chemical Biology.

«Бактерии такие же, как и люди, переживающие пандемию — некоторым трудно быть изолированными, в то время как другие процветают», — сказал Линчонг Ю, профессор биомедицинской инженерии в Университете Герцога.

«Мы продемонстрировали, что в сложном сообществе, имеющем как положительные, так и отрицательные взаимодействия между видами, существует промежуточная степень интеграции, которая максимизирует его общее сосуществование».

Микробные сообщества в той или иной степени смешиваются в природе. Почва предоставляет множество уголков и закоулков для роста различных популяций без особого взаимодействия со своими соседями. То же самое можно сказать и об отдельных капельках воды на верхушках листьев.

Но когда люди объединяют множество видов бактерий в бесструктурную массу для производства таких товаров, как алкоголь, биотопливо и лекарства, обычно это происходит на тарелке или даже в большом баке.

В своих экспериментах Ю и его лаборатория показывают, почему эти промышленные усилия могут быть мудрыми, чтобы начать применять структурный подход к своим производственным усилиям.

Исследователи штрих-кодировали около 80 различных штаммов кишечной палочки, чтобы отслеживать рост их популяции.

Затем они смешали бактерии в различных комбинациях на лабораторных планшетах для выращивания с широким спектром потенциальных жизненных пространств, начиная от шести больших лунок и заканчивая 1536 крошечными лунками.

Большие колодцы имитировали среду, в которой виды микробов могут свободно смешиваться, в то время как маленькие колодцы имитировали пространства, в которых виды могли держаться особняком.

Независимо от размеров среды обитания, результаты были одинаковыми. Небольшие колодцы, которые начинались с горстки видов, в конечном итоге превратились в сообщество, в котором выжили только один или два штамма. Точно так же большие колодцы, которые начались с широкого спектра биоразнообразия, также закончили эксперимент, оставив только один или два вида.

«Небольшие порции действительно навредили видам, выживание которых зависит от взаимодействия с другими видами, в то время как большие порции устранили членов, которые страдают от этих взаимодействий (одиночек)», — сказал Ю.

«Но промежуточное разделение позволило максимально разнообразить выживших в микробном сообществе».

Результаты создают основу для исследователей, работающих с различными бактериальными сообществами, чтобы начать проверять, какие структурные среды могут лучше всего подойти для их целей. Они также указывают на то, почему кухонная губка является такой полезной средой обитания для микробов.

Он имитирует различные степени разделения, встречающиеся в здоровой почве, обеспечивая разные уровни разделения в сочетании с разными размерами общих пространств.

Чтобы доказать это, исследователи также провели эксперимент с полоской обычной бытовой губки. Результаты показали, что это даже лучший инкубатор микробного разнообразия, чем любое из испытанного ими лабораторного оборудования.

«Как оказалось, губка — это очень простой способ реализовать многоуровневое порционирование для улучшения общего микробного сообщества», — сказал Ю.

«Возможно, поэтому это действительно грязная вещь — структура губки идеально подходит для микробов».

Автор Кен Кингери.