David Nut, Cornell Universiteti tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriDurrett-Levin modelinin (S2.1) azalan ölüm nisbətləri ilə mərhələli portretləri. Kredit: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları (2025). DOI: 10.1073/pnas.2424372122

Mikroorqanizmlərin tez-tez müxtəlif toksinlər çıxararaq rəqabəti yox etməyə çalışdığı mikrob dünyası olan döyüş meydanında bəzən pasifist olmağa kömək edir.

Tətbiqi Riyaziyyat Mərkəzinin Kornell tədqiqatçıları müəyyən ediblər ki, dinc mikrobların inkişaf ehtimalı daha yüksəkdir və onların daha aqressiv həmyaşıdları ətraf mühiti sərtdirsə və ya şiddətli pozuntular yaşayarsa, məhv olurlar.

Tapıntılar Proceedings of the National Academy of Sciences jurnalında dərc olunub . Məqalənin aparıcı müəllifi MingYi Wang, MS ’21, Ph.D. ’24.

“Böyük əsas sual bu idi: Antaqonist olmaq nə vaxt faydalıdır və nə vaxt zərərlidir?” Cornell Engineering-də mülki və ətraf mühit mühəndisliyi kafedrasının dosenti və məqalənin həm-baş müəllifi Andrea Giometto dedi.

“Mikroblar tez-tez antaqonist davranış nümayiş etdirmək üçün metabolik xərclər ödəyirlər, buna görə də onlar buna bir qədər enerji sərf etməlidirlər. Xüsusilə böyümək üçün imkanlar olduqda və ətrafda hələ də çox az mikrob olduqda, bu enerjini daha sürətli bölünməyə yönəltmək daha yaxşı ola bilər.”

Layihə o vaxtlar tətbiqi riyaziyyat üzrə doktorant olan Vanqın təsadüfiliyin mühüm rol oynadığı prosesləri araşdırmaq üçün biologiya və ətraf mühit elmlərindən nümunələrdən istifadə edən Giomettonun Kompleks Sistemlərin Stokastik Modelləşdirilməsi kursunu keçməsi ilə başladı.Oyna

00:00

00:08SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Wang da Ph.D. məsləhətçisi, Alexander Vladimirsky, İncəsənət və Elmlər Kollecinin riyaziyyat professoru.

“O, mənə dedi ki, “Hey, bizim riyazi alətlərimizin faydalı ola biləcəyi bu gözəl sahə var”” deyə məqalənin baş müəllifi Vladimirski bildirib. “Bu, Andrea ilə mənim söhbətimizə başladı.”

Mikrob antaqonizmi mikrobların özlərini qurmasına və rəqiblərinə qalib gəlməsinə kömək edir, bu strategiya patogenlərdən qorunmaqla ev sahiblərinə fayda verə bilər və infeksiyalarla mübarizə üçün antimikrob birləşmələr təmin etməklə insanlara daha geniş şəkildə kömək edə bilər. Lakin bu rəqabətin necə oynanacağı onun harada, nə vaxt və nə qədər müddətə baş tutmasından asılı olaraq dəyişə bilər.

Antaqonist mikroblar narahat olmayan laboratoriya şəraitində daha az aqressiv həmkarlarına qalib gəlməyə meyllidirlər, lakin ətraf mühit dəyişkən olduqda bunun əksi çox vaxt baş verir. Buraya əsasən uyğunlaşan, lakin tez-tez şiddətli pozulmalara məruz qalan mühitlər daxil ola bilər, məsələn, bağırsaq mikrobiomu antibiotik kursu ilə pozulduqda və ya bir şəxs dişlərindən lövhəni fırçaladıqda.

Tədqiqatçılar bu sonuncu “bom-and-bust” dinamikasını təkrar istehsal etməyə başladılar. Komanda hər gün qönçələnən maya olan Saccharomyces cerevisiae-nin “qatil” və “həssas” ştammı yetişdirir, sonra onları seyreltmiş və hər ştamın neçə hüceyrəsinin sağ qaldığını ölçmüşdür. Sonra dövrü təkrar-təkrar təkrarladılar.

“Gördüyümüz budur ki, ətraf mühit çox tez-tez – bizim vəziyyətimizdə, hər gün – qeyri-antaqonist hüceyrələr, bizim üçün hər 48 saatdan bir olan daha az seyreltildiklərindən daha yaxşıdır” dedi.

Komandanın hesablama modelləşdirməsi bioloji eksperimentlər vasitəsilə cavablandırılması çətin olan suallara, məsələn, müxtəlif seyreltmə güclərinin və tezliklərinin təsiri, seyreltmə müddətlərində təsadüfiliyə qarşı proqnozlaşdırıla bilənlik və antaqonist mikroblar üçün müxtəlif toksin istehsal strategiyaları kimi suallara cavab verdi. Modelləşdirmə, həmçinin müəyyən antaqonistlərin xüsusi ekoloji və ya mikrob siqnallarına cavab olaraq döyüşə girməyə imkan verən kvorum algılaması kimi “strategiyalarının” vacibliyini vurğuladı.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Vladimirski dedi: “Səsalmə vaxtları təsadüfi olduqda, antaqonistlər toksinin nə vaxt istehsal ediləcəyi ilə bağlı seçici olmaqdan kifayət qədər böyük fayda əldə edə bilər” dedi. “Əksinə olaraq, seyreltmələr cədvəl üzrə baş verdikdə, hesablama təcrübələrimiz göstərdi ki, onların seçici olmasından əldə edə biləcəyi fayda daha azdır.”

Antaqonizmin metabolik dəyəri və onun rəqabətli faydaları arasında uzlaşmanın başa düşülməsi həm icma tərkibinə, həm də ətraf mühit şəraitinə cavab olaraq aqressiv davranışlarını tənzimləməklə infeksiyalarla effektiv mübarizə apara bilən probiyotiklərin gələcək dizaynı haqqında məlumat verə bilər.

Mikroblardan heyvanlara, insanlara və təşkilatlara qədər daha geniş rəqiblər üçün burada bəlkə də bir dərs ola bilər.

“Danışıq dilində desək, başqalarına tüpürməyə çox diqqət yetirirsinizsə, bu, özünüzü daha yaxşı olmağa və ya daha çox nəsl yetişdirməyə sərf edə biləcəyiniz vaxt və enerjini itirir” dedi Vladimirski.

“Araşdırmalarımız göstərir ki, antaqonist davranışın uzunmüddətli perspektivdə öz bəhrəsini verib-verməməsi incə sualdır. Cavab rəqiblərin növləri və kəmiyyəti və rəqabət mühitinin zamanla orta hesabla alınan xüsusiyyətləri ilə tam müəyyən edilmir. Bu, həm də həmin mühitin zamanla necə dəyişdiyindən güclü şəkildə təsirlənir.”

Ətraflı məlumat: MingYi Wang et al, Zəhərliliyin aradan qaldırılması: Qeyri-antaqonist mikroblar bum-büst mühitlərdə necə inkişaf edir, Milli Elmlər Akademiyasının əsərləri (2025). DOI: 10.1073/pnas.2424372122

Jurnal məlumatı: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları 

Cornell Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir