Бактериальные сообщества восстанавливаются после внешних возмущений

Ученые из Финляндии и Германии на примере бактерий изучили, как сообщества, состоящие из нескольких видов, реагируют на возмущения в лабораторных условиях. Подобные нарушения могут происходить в кишечнике человека при приеме антибиотиков, что приводит, например, к диарее. Глобальное потепление и экстремальные погодные условия, такие как затяжные засухи, также могут нарушать многие виды сообществ организмов.

Исследователи изучили, как искусственное бактериальное сообщество из 34 видов справляется с импульсным воздействием антибиотика. Они использовали три возрастающих уровня антибиотика вместе с контрольной обработкой без антибиотика.

Результаты показывают, что бактериальное сообщество менялось под воздействием антибиотика, и величина изменений была тем больше, чем выше был уровень антибиотика.

"Однако сообщество восстановилось достаточно близко к исходному состоянию при всех уровнях, кроме самого высокого. Даже в этом случае иммиграция видов — повторное внесение небольшого инокулума исходного сообщества в сочетании с каждым этапом последовательного переноса — позволила восстановить сообщество", — говорит доктор Йоханнес Кэрнс из группы по биоинформатике и эволюции факультета биологических и экологических наук Хельсинкского университета.

В качестве новшества исследователи использовали специально созданную контролируемую лабораторную установку с высокой степенью репликации. Большинство предыдущих исследований на эту тему были наблюдательными и ограничивались выявлением ассоциаций, потенциально подверженных влиянию смешивающих факторов окружающей среды.

Еще одним ключевым выводом исследования было то, что репликаты сообществ в рамках одних и тех же экспериментальных обработок реагировали на воздействия относительно предсказуемым образом. Это частично можно было объяснить измеренными для каждого вида в сообществе релевантными признаками: скоростью роста и чувствительностью к антибиотикам.

"Это указывает на то, что в некоторых случаях реакцию сообщества на возмущения, возможно, удастся предсказывать в будущем, хотя в этом исследовании мы не смогли объяснить повторяемость достаточно хорошо, чтобы разработать прогностические модели".

Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology and Evolution.

Междисциплинарная команда включала ученых из Хельсинкского университета, Университета Турку и Констанцского университета.