2021-06-07 00:00:00Синтетическая экология поможет решить ряд проблем за счет создания специальных микробиомов в окружающей среде, считают ученые Бостонского Университета.
Известно, что различные микробиомы - например, тот, который состоит из всех бактерий в нашем кишечнике - могут быть использованы для улучшения здоровья человека и лечения болезней.
Но Даниэль Сегре, директор Microbiome Initiative Бостонского университета, нацелился на более амбициозное видение: «Мы можем поддерживать всю нашу планету, а не только собственное здоровье».
Вместе с коллегами в области синтетической и системной биологии он сейчас изучает микробиомы - микроскопические сообщества бактерий, грибов или их комбинации, которые могли бы пригодится для выполнения важных задач: поглощение большего количества атмосферного углерода, защита коралловых рифов от закисления океана, повышение плодородия и урожайности сельскохозяйственных земель, а также поддержка роста лесных деревьев и других растений, несмотря на изменение климата.
- Микробиомы влияют на нас как на людей через свои собственные метаболические процессы, они влияют на нашу планету через то, что они потребляют и выделяют, они помогают создавать кислород, которым мы дышим. Давным-давно микробы сделали возможной многоклеточную жизнь. И сегодня, благодаря научным достижениями, мы можем настраивать поведение микробиома, подход, который можно назвать «синтетической экологией», - говорит Сегре.
- Более традиционный подход синтетической биологии заключался бы в манипулировании геномами микробов. Но мы пытаемся управлять микробными экосистемами с помощью молекул окружающей среды, - добавил он.
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, группа исследователей под руководством Сегре изучала, как присутствие 32 различных молекул или питательных веществ в окружающей среде, по отдельности или в сочетании с другими, влияет на рост скорость микробных сообществ и сочетание различных видов, составляющих данный микробиом.
«Мы взяли за идею некую модель диеты, как, например, в случае с исследованиями, где изучались различия в микробиоме кишечника человекана основе западной диеты и диеты охотника-собирателя. Диеты охотников-собирателей, включающие широкий спектр растительных источников пищи, считаются гораздо более разнообразными, чем западная диета. Поэтому считается, что диета охотников-собирателей способствует более здоровому кишечнику», - рассказывает Алан Пачеко, получивший докторскую степень в области биоинформатики, работая в лаборатории Сегре.
Результаты экспериментов удивили команду. Ожидалось, что при подаче разнообразной пищи, содержащей ряд углеродов, включая сахара, аминокислоты и сложные полимеры, будет рост и увеличение разнообразия микробиомов.
Вместо этого ученые заметили, что конкуренция за пищу между различными видами микробов препятствует диверсификации микробного сообщества. Но когда углеродов, вне зависимости от источника, было с избытком, микробиомы процветали.
«Мы обнаружили, что рост микробиомов зависит от общего количества источников углерода, но не от разнообразия этих источников. Это похоже на людей на пикнике - если на пикник придет достаточно людей, независимо от того, какое количество различных продуктов питания на столах, в конечном итоге все будет съедено. Во многих наших экспериментах сообщества микробов использовали все источники углерода до последней капли в полной мере», - говорит Сегре.
«Наши эксперименты показали, что решающим модулятором микробного разнообразия является то, насколько эти разные организмы конкурируют друг с другом за ресурсы. Чем больше организмов соревнуются, тем менее разнообразным будет это сообщество», сказал Пачеко.
Команда планирует продолжить исследования, чтобы разблокировать тайну микробиомов и в конечном итоге выработать стратегию поддержки микроорганизмов в естественных экосистемах.
Читать полностью: https://www.agroxxi.ru/zhurnal-agroxxi/fakty-mnenija-kommentarii/dizainerskie-mikrobiomy-kak-sposob-upravlenija-planetoi.html
