THOR wrangles komplexe microbiomes in ein Modell für Sie zu verbessern

„Mikrobielle Gemeinschaften, die die Welt am laufen“, sagt Jo Handelsman, der Direktor des Wisconsin Institute für Discovery an der Universität von Wisconsin-Madison.

„Die Menschen immer lachen, wenn ich sage, dass,“ fügt Sie hinzu. „Aber es ist wahr.“

Unser reichhaltiges neues Verständnis von mikrobiellen Gemeinschaften und deren Einfluss auf die menschliche Gesundheit oder die landwirtschaftliche Produktivität hat dazu geführt, die träumen verändern diese Gemeinschaften zu produzieren Vorteile. In der Verfolgung der Traum, Millionen von Amerikanern nun nehmen Sie Probiotika, die nützlichen Mikroben, die Sie hoffen verbessern Ihre Darm.

Aber die immense Komplexität und Stabilität dieser microbiomes lassen die Forscher nicht sicher, wie zu produzieren berechenbare und dauerhafte Veränderungen zum besseren.

Neue Forschung durch Handelsman und Ihre Mitarbeiter-Adressen, die Komplexität head-on. Das team entwickelt eine Gemeinschaft, die Sie namens THOR, die drei Arten von Bakterien isoliert aus der Sojabohne Wurzeln und zusammen gewachsen. Die komplexe Gemeinschaft von Mikroben entwickelt, neue Verhaltensweisen zusammen, konnte nicht vorhergesagt werden, die die einzelnen Mitglieder allein — Sie wuchs härtere Strukturen bekannt als biofilms, verändert, wie Sie sich über Ihre Umgebung, und die Kontrolle über die Veröffentlichung einer neuartigen Antibiotikum.

Jedes der drei Mitglieder der THOR hat ein sequenziertes Genom, und eine Reihe von tools, die verfügbar sind zu leicht Untersuchung der Bakterien isoliert und gemeinsam werden Möglichkeiten eröffnet, sich zu beginnen, zu entwirren die Komplexität mikrobieller Gemeinschaften wie THOR und andere. Ein besseres Verständnis dieser microbiomes könnte den Wissenschaftlern helfen, herauszufinden, wie Sie zu verbessern.

Die Arbeit ist veröffentlicht 5. März in der Zeitschrift mBio. Die Arbeit führte Handelsman lab Postdoc-Forscher Gabriel Lozano mit Kollegen an der UW-Madison Department of Plant Pathology, Yale University und anderen Institutionen.

Die donnernden Namen THOR stammt von den Mitgliedern der Gemeinschaft: Die Tramper Von der Rhizosphäre. Vor Jahren, Handelsman Labor bemerkt, dass einige Bakterien kamen zusammen für die Fahrt, wenn die Mitglieder der gemeinsamen Bacillus Bakterien wurden isoliert von der mikrobiom-Soja-Wurzeln, bekannt als der rhizosphäre. Diese Anhalter nur zeigte sich bei der Bacillus-Bakterien gezüchtet, die in der Kälte für mehrere Wochen.

Diese engen Zusammenhänge zwischen verschiedenen Arten schlage vor, dass Sie als Vorbild dienen könnten-community zu testen, wie sich komplexe Eigenschaften entstehen, wenn mehrere Arten teilen den gleichen Raum. Die Forscher ließen sich auf Arten von Pseudomonas und Flavobacterium Gruppen von Bakterien, zu wachsen und zu studieren, neben Bacillus.

Kombiniert, die Mitglieder der THOR, rühmte etwa 15.000 Gene und waren in der Lage, Tausende von kleinen Molekülen, die Schaffung von „Schichten von Komplexität“ über Zeit und Raum hinweg, sagt Handelsman.

Beim Anbau von alleine, die Pseudomonas-Mitglied von THOR erzeugt einen biofilm, eine herzhafte Struktur schützt die Bakterien aus Ihrer Umgebung. Biofilme gum up Implantate in der Medizin verwendet und machen Bakterien resistent gegen Antibiotika. Wenn alle drei Mitglieder von THOR waren zusammen gewachsen, die in der Gemeinschaft produzierten zwei mal so viel biofilm und der biofilm dauerte länger als bei Pseudomonas allein war.

„Auch wenn Ihre Populationen klein sind, können diese anderen Arten sind die Funken größer Biofilme“, sagt Handelsman.

Andere komplexe Eigenschaften entstanden in THOR als gut. Der Bacillus Mitglied reduziert die Produktion von Antibiotika durch Pseudomonas, Schutz Flavobacterium von Ihren Auswirkungen. Und die anderen Mitglieder der THOR-induzierte Bacillus Kolonien zu wachsen wie die äste eines Baumes, das sich auf und um den anderen Bakterien in komplexen mustern.

Viele Bemühungen zu manipulieren microbiomes konzentrieren sich auf die Verbesserung der menschlichen Gesundheit und model-communities wie THOR könnte Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, wie komplexe mikrobielle Beziehungen können geändert werden, um uns zu nützen.

Aber THOR ‚ s Informationen über das mikrobiom der pflanze Wurzeln, der rhizosphäre, ist ebenso wichtig. Die rhizosphäre hilft Leim Boden zusammen, verhindern erosion. Und Boden sperren bis drei mal mehr Kohlenstoff als schwebt in der Atmosphäre, so dass es ein wichtiges element in der Bekämpfung des Klimawandels. Zu wissen, wie die einzelnen Mikroben kommen zusammen, um zu produzieren die reichen, komplexen Verhalten des Bodens microbiome möglicherweise ein Schlüssel für die Maximierung der nutzen, den wir ableiten, aus dieser unsichtbaren Gemeinschaften.

„Es ist eine der wichtigsten Beziehungen, die wir haben“, sagt Handelsman.