Ekologija mikrobnih invazij | 2020

Vsebina:

Anonim

Morda se sliši čudno, toda do pred nekaj leti se mikrobi niso obravnavali kot „invazivne vrste“. Da, lahko povzročijo okužbo, vendar je v ekološkem smislu invazija opredeljena kot takrat, ko se vrsta naseli na območju, kjer prej ni bilo. "Do nedavnega je bila ideja, da so vsi mikrobi prisotni povsod, in da okoljske razmere preprosto izberejo, katere vrste prevladujejo", pojasnjuje Cyrus Mallon, ki je pred kratkim doktoriral iz skupine za mikrobno ekologijo na Inštitutu za evolucijske znanosti o življenju Groningen.

Ta paradigma v mikrobiologiji izhaja iz časa, ko so bile bakterijske vrste večinoma identificirane pod mikroskopom s klasičnimi tehnikami, ki so omejene pri njihovi določitvi. Tudi s prihodom sekvenciranja DNA in genetsko identifikacijo je bilo to na splošno izvedeno z enim samim ribosomskim genom. Šele ko so znanstveniki začeli uporabljati zaporedje DNK več genov, da bi raziskali mikrobiološke skupnosti, so spoznali, da mikrobi kažejo biogeografske vzorce, in lahko sklepajo, da se lahko mikrobi obravnavajo kot invazivne vrste.

Osvajalci

To je v zadnjih nekaj letih vodilo do študij, ki so preučevale pojav mikrobnih invazij. Mallon je skupaj z profesorjem Janom Dirkom van Elsasom in izrednim profesorjem Joano Falcao Salles analiziral dosedanjo literaturo, s katero je prikazal sliko mikrobnih vdorov. Njihov pregledni članek razkriva dve glavni ugotovitvi. Prvi je, da mikrobiološke invazije sledijo podobnemu celotnemu vzorcu kot vdori živali ali rastlin. Druga je, da je raznolikost vrst najboljša obramba pred vsiljivci.

Mallon: "Iz literature smo identificirali štiri faze invazije: uvajanje, vzpostavitev, širjenje in vpliv." Te so podobne fazam vdora rastlin ali živali. Do invazij pride, ko mikrobi vstopijo v novo okolje. "Na primer, morski tokovi lahko razpršijo mikroorganizme, vendar obstajajo tudi dokazi, da mikroorganizmi potujejo po zraku: mikrobi, za katere velja, da izvirajo iz puščave Gobi, so bili zbrani v vzorcih zraka iz severozahodnih Združenih držav." Bolj vidna oblika invazije so bakterije iz črevesja, ki vstopajo na polje, ko krava prazni.

Nadaljnja sinteza številnih poskusov mikrobne invazije je pokazala, da raznolikost bakterijske skupnosti, ki je že prisotna v okolju, predstavlja oviro za invazivne vrste. Medtem ko je raznolikost dober napovedovalec odpornosti na invazijo, je v središču mehanizma sposobnost različnih vrst, da izkoristijo veliko različnih vrst virov, s čimer se odstranijo vse morebitne oskrbe za napadalce.

Salmonella

Ugotovitve imajo lahko pomembne posledice, pravi Joana Falcao Salles: "Ker se zdi, da mikrobna ekologija in splošna ekologija sledita istim pravilom, je mogoče uporabiti mikroorganizme kot model v ekoloških poskusih." Zaradi zelo kratkih generacijskih časov lahko to prinese veliko hitrejše rezultate.

Poleg tega bi boljše teoretično razumevanje mikrobne invazije lahko spodbudilo medicinske raziskave. Salles: „Patogena vrsta salmonele dejansko povzroči, da črevesje proizvede prilagojen substrat, ki daje salmoneli prednost pred konkurenco. Lahko se borimo proti takšni okužbi z izbiro ali inženiringom neškodljive bakterije, ki bi z uporabo istega substrata presegla salmonelo. Poleg tega lahko znanje o tem, kako se mikroorganizmi uveljavijo v novem okolju, spodbudi razvoj pre- in probiotikov, ki spodbujajo zdravo črevesno mikrobno skupnost. "Vemo, da obstaja veliko različnih možnih aplikacij, vendar na tej stopnji ne moremo predvideti, katera bo najbolj ugodna."