لینگ‌چونگ یو می‌گوید: «اسفنج یک راه بسیار ساده برای اجرای تقسیم‌بندی چند سطحی است.» لینگ‌چونگ یو می‌گوید: «شاید به همین دلیل است که یک چیز واقعا کثیف است – ساختار یک اسفنج فقط یک خانه عالی برای میکروب‌ها می‌سازد.

به گفته محققان، اسفنج آشپزخانه شما نسبت به ظرف پتری آزمایشگاهی، انکوباتور بهتری برای جوامع مختلف باکتریایی است.

این فقط بقایای به دام افتاده نیست که باعث می شود قرنیه میکروب ها بسیار شاد و مولد باشند، بلکه ساختار خود اسفنج است.

ساختار یک اسفنج فقط یک خانه عالی برای میکروب ها می سازد.

در یک سری آزمایش، محققان نشان می‌دهند که چگونه متفاوت است گونه های میکروبی بسته به عوامل محیط ساختاری آنها مانند پیچیدگی و اندازه، می توانند بر پویایی جمعیت یکدیگر تأثیر بگذارند.

برخی از باکتری ها در یک جامعه متنوع رشد می کنند در حالی که برخی دیگر زندگی انفرادی را ترجیح می دهند. و یک محیط فیزیکی که به هر دو نوع اجازه می دهد بهترین زندگی خود را داشته باشند، منجر به قوی ترین سطوح تنوع زیستی می شود. خاک این نوع محیط بهینه را برای خانه های مختلط فراهم می کند، و اسفنج آشپزخانه شما هم همینطور.

این گونه‌های مختلف باکتری - که هر کدام به گونه‌ای طراحی شده‌اند که رنگ متفاوتی بدرخشند تا محققان بتوانند رشد آنها را ردیابی کنند - به لطف محیط ساختاری خود در هماهنگی با یکدیگر رشد می‌کنند. (اعتبار: آندریا وایس، زک هلمز، و یوانچی ها)

بازماندگان جامعه میکروبی

به گفته محققان، یافته‌های مطالعه جدید نشان می‌دهد که محیط‌های ساختاری باید توسط صنایعی که از باکتری‌ها برای انجام وظایفی مانند پاکسازی آلودگی یا تولید محصولات تجاری استفاده می‌کنند، در نظر گرفته شود.

لینگچونگ یو، استاد مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه دوک، می‌گوید: «باکتری‌ها دقیقاً مانند افرادی هستند که در طول این بیماری همه‌گیر زندگی می‌کنند—برخی از آنها جدا شدن سخت است در حالی که برخی دیگر رشد می‌کنند».

ما نشان داده‌ایم که در یک جامعه پیچیده که تعاملات مثبت و منفی بین گونه‌ها دارد، مقدار متوسطی از یکپارچگی وجود دارد که همزیستی کلی آن را به حداکثر می‌رساند.»

جوامع میکروبی در درجات مختلف در طبیعت با هم مخلوط می شوند. خاک گوشه‌ها و شکاف‌های بسیاری را برای رشد جمعیت‌های مختلف بدون تعامل زیاد با همسایگانشان فراهم می‌کند. همین امر را می توان برای تک تک قطرات آب در بالای برگ ها نیز گفت.

اما زمانی که انسان‌ها بسیاری از گونه‌های باکتریایی را با هم در یک محفظه بدون ساختار می‌ریزند تا کالاهایی مانند الکل تولید کنند، سوخت های زیستیو داروها، معمولاً در بشقاب یا حتی یک دیگ بزرگ است. در آزمایش‌های خود، شما و همکاران نشان می‌دهند که چرا این تلاش‌های صنعتی ممکن است عاقلانه باشد تا رویکردی ساختاری برای تلاش‌های تولیدی خود داشته باشند.

محققان حدود 80 گونه مختلف را بارکد کردند باکتری E. coli تا بتوانند رشد جمعیت خود را پیگیری کنند. سپس باکتری ها را در ترکیب های مختلف روی صفحات رشد آزمایشگاهی با طیف گسترده ای از فضاهای زندگی بالقوه از شش چاه بزرگ تا 1,536 چاه کوچک مخلوط کردند.

چاه‌های بزرگ محیط‌هایی را تقلید می‌کردند که در آن گونه‌های میکروبی می‌توانند آزادانه با هم مخلوط شوند، در حالی که چاه‌های کوچک فضاهایی را تقلید می‌کردند که گونه‌ها می‌توانستند خودشان را نگه دارند.

شما می‌گوید: «بخش‌های کوچک واقعاً به گونه‌هایی آسیب می‌زند که برای بقای خود به تعامل با گونه‌های دیگر وابسته هستند، در حالی که تقسیم‌بندی بزرگ اعضایی را که از این تعاملات رنج می‌برند (تنها) حذف می‌کند. اما تقسیم بندی میانی به حداکثر تنوع بازماندگان در جامعه میکروبی اجازه می دهد.

اسفنج های آشپزخانه: خانه ای دنج برای میکروب ها

به گفته شما، نتایج چارچوبی را برای محققانی ایجاد می‌کند که با جوامع مختلف باکتریایی کار می‌کنند تا آزمایش کنند که چه محیط‌های ساختاری ممکن است برای اهدافشان بهتر عمل کند. آنها همچنین به این نکته اشاره می کنند که چرا اسفنج آشپزخانه چنین مفید است محل سکونت برای میکروب ها این درجات مختلف جداسازی موجود در خاک سالم را تقلید می‌کند و لایه‌های متفاوتی از جداسازی را همراه با اندازه‌های مختلف فضاهای مشترک فراهم می‌کند.

برای اثبات این نکته، محققان آزمایش خود را با یک نوار اسفنج معمولی خانگی نیز انجام دادند. نتایج نشان داد که این انکوباتور حتی بهتر از هر یک از تجهیزات آزمایشگاهی که آنها آزمایش کردند، برای تنوع میکروبی است.

شما می‌گوید: «همان‌طور که پیداست، یک اسفنج یک راه بسیار ساده برای اجرای تقسیم‌بندی چند سطحی برای تقویت جامعه کلی میکروبی است. "شاید به همین دلیل است که این یک چیز واقعا کثیف است - ساختار یک اسفنج فقط یک خانه عالی برای میکروب ها می سازد."

نتایج به دست آمده در زیست شناسی شیمی طبیعت.

درباره نویسنده

مؤسسه ملی بهداشت، بنیاد ملی علوم، دفتر تحقیقات دریایی و دفتر تحقیقات ارتش بودجه این کار را تأمین کردند.

منبع: دانشگاه دوک