Claudia Lutz, Urbana-Champaign İllinoys Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Unsplash/CC0 İctimai Sahə

Ehtiyac duyduğunuz bir şey üçün başqalarından asılı olmaq riskli bir təklif kimi görünə bilər – və bəlkə də insani bir təklif. Əslində bu, mikrob dünyasında mövcud olan bir sağ qalma strategiyasıdır və gözləniləndən daha tez-tez baş verir. Bunun səbəbini kəşf etmək, mikrobların tibbi, sənaye və ekoloji şəraitdə necə sabit birliklər yaratdığını anlamaq üçün açardır.

Biomühəndislik professoru Sergey Maslov (CAIM-in həmsədri), hesablama alimi Aşiş Corc və biologiya professoru Tonq Vanq tərəfindən aparılan yeni bir araşdırma, qarşılıqlı asılılığın mikrob icmaları üçün niyə bu qədər qazanclı bir addım ola biləcəyini araşdırır. Onların “Cell Systems” jurnalında dərc olunmuş işi , bakteriyaların resursları necə istehsal etdiyini və paylaşdığını göstərən riyazi modelin canlı E. coli ştammları ilə aparılan təcrübələrin nəticəsini dəqiq şəkildə proqnozlaşdırdığını göstərdi.

Tədqiqatçıların əməkdaşlığı İllinoys Universitetinin Urbana-Şampeyn şəhərindəki Karl R. Voese adına Genom Biologiyası İnstitutunda həmkarları olduqları dövrdə başlayıb. Corc Broad İnstitutundakı vəzifəsində, Vanq isə Purdue Universitetindəki təyinatında bu əməkdaşlığı davam etdirib. Tədqiqata rəhbərlik edən Maslov İllinoysda qalır və Biologiya üzrə Milli Nəzəriyyə və Riyaziyyat İnstitutunun filial üzvüdür.

Vanq tədqiqata başlamalarının ilham mənbəyini izah etmək üçün dedi: “Mikroblar nadir hallarda təcrid olunmuş şəkildə yaşayırlar. Əslində onlar insanlar kimi icmalarda yaşayırlar. Onların vacib qida maddələrini necə satdıqlarını və nəticədə əməkdaşlıq qarşılıqlı əlaqələri sayəsində hansı icmanı yarada biləcəklərini müəyyən etmək üçün riyazi bir model yaratmaq istədik.”

Maslov və Vanq xüsusilə auxotroflara — bir və ya bir neçə vacib qida maddəsi, çox vaxt amin turşusu istehsal etmək qabiliyyətindən məhrum olan və ətraf mühitdən mənimsəməli olduqları mikroblara diqqət yetirdilər. Auxotrofiya — ilk baxışdan — zəiflik kimi görünür. Hüceyrənin yaşaması ətraf mühitdən və əksər hallarda qonşularından asılıdır. Lakin auxotroflar nadir hal deyil; onlar adətən mikrob icmalarında rast gəlinir.

Vanq bildirib ki, “Əvvəlki tədqiqatlar göstərir ki, bir icmada daha çox auxotrof növ olduqda, o, daha sabit görünür və bu icmalar əslində olduqca geniş yayılmışdır. Buna görə də bu tip model yaratmaq istəməyimizin digər səbəbi bu suala cavab verməkdir: Niyə bu qədər auxotrof növ var və onların ekoloji sabitliklə əlaqəsi nədir?”

Digər tədqiqat qrupları laboratoriya təcrübələri və yalnız cüt növ-növ qarşılıqlı təsirlərinə əsaslanan riyazi model vasitəsilə auxotrofların iki növ auxotrofun necə cütləşə biləcəyinə diqqət yetirərək icmaların funksional bir hissəsi olaraq necə qala biləcəyini araşdırıblar. Hər biri digərinin ehtiyac duyduğu bir resursu təmin edir. Təcrübə dinamikası maraqlıdır, lakin model mikrob əməkdaşlığını tam şəkildə təsvir edə bilmir və 14 üzvdən ibarət bir icmada qarşılıqlı asılılıqların necə inkişaf etdiyini proqnozlaşdıra bilmir.

Tədqiqat qrupu, bir çox mikrob növünün bütün bir icması arasında qarşılıqlı təsirin necə inkişaf edə biləcəyini rəqəmlərlə təsvir edə bilən bir riyazi model istədi. Qurulmuş modelə əsaslanaraq, onlar iki əsas ekoloji prinsipi əldə etdilər.

Maslov dedi: “Bir prinsip odur ki, bütün axınları tarazlaşdırmalıyıq. Gəlin əmin olaq ki, yaradılan hər şey, icma tərəfindən yaradılan bütün amin turşuları icmada kimsə tərəfindən istehlak olunur ki, heç nə qalmasın. İkincisi isə, hər növ üçün onun böyüməsini məhdudlaşdıran bir şeyin olduğundan əmin olaq , çünki heç nə sizin böyümənizi məhdudlaşdırmırsa, eksponensial olaraq böyüyəcəksiniz və nəticədə siz onu ələ keçirəcəksiniz… buna görə də bu modeldə axınları eyni vaxtda necə tarazlaşdıra biləcəyimizi və bütün növlərin özünəməxsus məhdudlaşdırıcı resursuna malik olduğundan və hamısının fərqli şeylər uğrunda mübarizə apardıqları üçün birlikdə yaşaya biləcəyindən əmin olmağı araşdırdıq.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Onların modelinin nəticələri göstərdi ki, auxotrofların mövcudluğu ətraf mühitdəki dalğalanmalar qarşısında bir icmanı daha sabit edə bilər, çünki kollektiv olaraq onların bir-birindən asılı istehsal və istehlak şəbəkəsi daha özünü təmin edir. Bundan əlavə, bir qrup yarandıqdan sonra, öz qida tələbatları müəyyən edilmiş qrup dinamikasına uyğun gəlmədikcə, digər mikrobların “işğal etməsi” çətindir.

Modellərini sınaqdan keçirmək üçün tədqiqatçılar, laboratoriyada yaradılmış 14 auxotrof E. coli ştammını birləşdirən başqa bir qrupun keçmiş tədqiqatının nəticəsini proqnozlaşdırmaq üçün modellərini tətbiq etdilər. Həmin tədqiqatda dörd ştamm sabit bir icma yaratmaq üçün sağ qaldı. Mövcud model, əvvəlki modelləşdirmə səyləri ilə müqayisədə əhəmiyyətli bir irəliləyiş olan dörd ştammdan üçünün kimliyini düzgün proqnozlaşdıra bildi.

Buradan etibarən Tonq və Maslov yeni modelləşdirmə yanaşmasını bədənimizdə və üzərində yaşayan və sağlamlığımıza təsir edən bakteriya və digər mikrobların icmalarını anlamaq kimi müxtəlif real dünya şərtlərinə tətbiq etməyi planlaşdırırlar.

Tonq dedi: “Biz icma yığıncağını öyrənmək və insan bağırsaq mikrobiomunun bəzi qanunauyğunluqlarını , bəzi növlərin niyə birlikdə yaşamağa meylli olduğunu izah etməyə çalışmaq istərdik. Bəlkə də onlar müxtəlif amin turşularının əmələ gəlməsi baxımından bir-birini tamamlayır və ya hətta vitaminlər kimi digər vacib resursları da əhatə edir. Əslində bu, təsəvvür edə biləcəyimiz tətbiqlərdən biridir.”

Nəşr detalları

Tong Wang və digərləri, Auxotrof icmalarda yüksək səviyyəli qarşılıqlı təsirlər onların resurs dalğalanmalarına qarşı dayanıqlığını artırır, Cell Systems (2026). DOI: 10.1016/j.cels.2025.101491

Jurnal məlumatı: Hüceyrə Sistemləri 

Əsas anlayışlar

bakteriyalaricma ekologiyasıMədə-bağırsaq mikrobiomuMikrob Konsorsiumu

Urbana-Champaign-də İllinoys Universiteti tərəfindən təmin edilir