工程微生物来帮助环境

有很多兴趣现在不同微生物组成的——就像我们肠道内的细菌——可以被用来提高人类健康和治疗疾病。但丹尼尔·塞格雷已将目光投向一个更加雄心勃勃的愿景的微生物可以操纵好:“帮助保持我们的星球,而不仅仅是我们自己的健康。”

塞格雷,波士顿大学微生物倡议主任说,他和其他科学家在他的合成与系统生物学领域正在研究微生物——微观社区的细菌,真菌,或那些对对方施加影响和周围的环境。bet188真人他们想知道如何针对微生物组执行重要的任务更喜欢吸收大气中的碳,保护珊瑚礁海洋酸化,提高农业土地的肥力和产量,并支持森林和其他植物的生长,尽管变化的环境条件。

“微生物影响我们人类通过自身的代谢过程,他们影响我们星球通过消费和分泌,他们帮助创造我们呼吸的氧气,”塞格雷说,波士顿大学艺术与科学学院的教授生物学和生物信息学、生物医学工程和工程学院教授。“很久以前微生物是多细胞生物。”

,但与许多其他合成生物学家正在努力增强或基因工程微生物直接塞格雷更感兴趣的是如何直接通过调整肠道菌群的行为环境条件它生活在——他说的方法可以更好地描述为“合成生态。”

“更传统的合成生物学方法是控制微生物的基因组,”塞格雷说。“但是我们试图操纵微生物生态系统使用环境分子。”

“我们知道,微生物与环境的相互作用是重要的,”艾伦·帕切科说谁获得生物信息学博士学位在塞格雷的实验室工作。其中的一些交互一些微生物物种中获益,一些只有一个物种在一个社区中受益,而有些是有害的对某些物种,他说。”,但仍有太多我们不知道为什么这些交互发生的方式。”

最近在一项新的研究发表在《自然通讯、塞格雷,帕切科和他们的合作者丽萨奥斯本塞格雷的实验室研究科学家,探索如何32个不同环境分子或营养物质的存在,单独或与他人相结合,将影响微生物群落的生长速率和不同物种的组成一个给定的微生物。bet188真人

”在我们的思想我们有这个想法的饮食,框架的研究观察肠道微生物组的差异基于西方饮食和狩猎,”帕切科说,他现在是苏黎世联邦理工学院博士后研究员。狩猎饮食、机会主义和包括一个广泛的植物性食物,被认为是比西方饮食更加多样化,这就是为什么狩猎饮食被认为培养一种健康的肠道。

但实验结果感到惊讶。他们预计将增长和微生物的多样性增加“bug”更多的访问各种各样的食品——一系列碳,包括糖、氨基酸,和复杂的聚合物——但这并不是他们的精心控制实验显示。相反,他们发现不同种类的微生物之间对食物的竞争阻碍了微生物群落内的多元化。

“我们的研究结果表明,环境复杂性本身并不足以维持社区的多样性,并为设计提供实用的指导和控制微生物生态系统,”作者写道。

所以,是什么机制,控制微生物的多样性?“这将需要一些时间来找出所有这些相互作用的原因,”塞格雷说。

虽然增加了各种各样的食物来源不增加各种各样的微生物物种在他们的实验中,微生物增长更多食物做燃料。“我们发现收益率取决于碳源的总数,但不是在不同的来源,”塞格雷说。“就像人在野餐,如果足够多的人来一次野餐,不管什么不同食物的传播,最终一切都会吃。在我们的许多实验中,所使用的微生物群的每一位碳源之苦。”bet188真人

帕切科补充道,如果有人能消耗一些,别人可以战胜他们。“我们的实验表明,微生物多样性的关键调制器是多少不同的生物彼此争夺资源,”他说。“生物竞争越多,越多元化,社区就是。”

团队计划做更多额外的环境因素,研究调查营养如何访问和各种微生物群落变化随着时间的推移,以及媒介如何影响他们的微生物群落的生活消费和分泌的分子。bet188真人他们也在探索如何代谢过程中不同微生物物种可以相互交流和相互作用,以及一些生物体的顺序或同时使用多个资源总体影响微生物。

进一步释放,最终利用这些环境“刻度盘和旋钮”打开大门使用微生物影响人类的新陈代谢和健康或疾病在人们和自然生态系统。

参考:毫升帕切科AR,奥斯本塞格雷·d·非附加微生物群落对环境的反应的复杂性。Nat Commun。2021;12 (1):2365。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 22426 - 3

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