Naujo tyrimo duomenimis, mikrobų ekosistemose egzistuoja lūžio taškai, kai net ir nedidelių sutrikimų pakanka žlugimui sukelti. Oldenburgo universiteto Helmholtzo funkcinės jūrų biologinės įvairovės instituto autoriai apibūdina mikrobų bendruomenes kaip tinklą, kuriame skirtingos populiacijos keičiasi medžiagų apykaitos produktais tarpusavyje. Jie nustatė, kad šis tarpusavio priklausomybių tinklas gali staiga žlugti, jei prarandamos atskiros populiacijos. Šis mechanizmas galėtų paaiškinti, kodėl mikrobų įvairovę sunku išlaikyti laboratorijoje.
Mikrobų ekosistemos, tokios kaip jūros vandenyje , dirvožemyje ar žmogaus žarnyne randamos , yra stebėtinai įvairios, tačiau tyrėjams retai pavyksta atkartoti šią įvairovę laboratorijoje: daugelis mikroorganizmų žūsta, kai bandoma juos kultivuoti. Naujas dviejų Oldenburgo universiteto Helmholco funkcinės jūrų biologinės įvairovės instituto (HIFMB) tyrėjų tyrimas dabar siūlo galimą paaiškinimą: biologinės įvairovės mokslininkai dr. Tomas Cleggas ir prof. dr. Thilo Grossas daro išvadą, kad mikrobų išlikimas priklauso ne tik nuo jų individualių poreikių, bet ir nuo paslėpto ryšių tinklo, kurį gali sutrikdyti net ir nedideli struktūriniai pokyčiai.
Savo darbe tyrėjai supaprastina mikrobų bendruomenes kaip tinklą, kuriame skirtingos populiacijos yra sujungtos keičiantis medžiagų apykaitos produktais: kiekvienai rūšiai reikalingos maistinės medžiagos, o ji tuo pačiu metu išskiria medžiagas, kurių kitoms reikia maistui. Cleggas ir Grossas šį sudėtingą tinklą modeliavo naudodami tinklo teorijos metodus – matematinę procedūrą, iš pradžių kilusią iš fizikos ir ten naudotą sudėtingų sistemų elgsenai suprasti.
Analizės rezultatas: modelyje atskirų populiacijų praradimas gali sukelti viso tinklo žlugimą, o mikrobų bendruomenė gana staigiai pereina į mažesnės įvairovės būseną. „Toks žlugimas gali būti suprantamas kaip lūžio taškas, panašus į elektros tinklo nutrūkimą ar tiekimo grandinių žlugimą koronaviruso pandemijos metu“, – aiškina pagrindinis autorius Cleggas.
Bandymas auginti mikrobų bendruomenę laboratorijoje yra toks sutrikimas: pavyzdžiui, jei mėginiai imami ne iš visų natūralios bendruomenės narių, jie nebegali gaminti metabolitų, kurie yra gyvybiškai svarbūs kitoms rūšims. „Mūsų tyrimas sutelktas į šių sąveikų struktūrą ir suteikia naujų įžvalgų apie tai, kodėl taip sunku išlaikyti mikrobų bendruomenių įvairovę laboratorijoje“, – aiškina Thilo Gross.
Nors tyrėjai jau seniai įtarė, kad tarpusavio priklausomybės vaidina lemiamą vaidmenį, ar mikrobus galima kultivuoti laboratorijoje, dabartinis tyrimas pirmą kartą parodo, kaip šios tarpusavio priklausomybės pasireiškia sudėtingose bendruomenėse kaip visuma – ir kad bendruomenės gali žlugti net ir tokioje aplinkoje kaip laboratorinė kultūra, kur yra pakankamai išteklių, jei sutrikdomas jų tarpusavio santykių tinklas. Modelis taip pat rodo, kad tokios sistemos gali neatsigauti net ir tada, kai vėl bus prieinami visi reikalingi ištekliai. „Svarbu ne tik tai, ko reikia individualiems mikrobams, bet ir tai, nuo ko jie priklauso“, – pabrėžia Cleggas. „Bendruomenė klesti arba žlunga kaip visuma.“
originalus leidinys
Thomas Clegg, Thilo Gross: „Kryžminis maitinimas sukuria mikrobiomo įvairovės lūžio taškus“, Nacionalinės mokslų akademijos darbai, 122 tomas, Nr. 19
Taip pat skaitykite
Urbanizacija keičia dirvožemio mikrobus | Pugnalom
Bakterijos kontroliuoja medūzų dauginimąsi | Pugnalom
