Генетические и экологические факторы нейтрализуют рост бактерий

Исследователи из Университета Цукубы использовали высокопроизводительный анализ роста и машинное обучение для изучения взаимодействия генетических и экологических факторов.

Исследование показало, что воздействие химических веществ из окружающей среды на рост варьируется в зависимости от количества сахара. Также команда продемонстрировала, что изменения роста, вызванные генетическими и экологическими изменениями, компенсируют друг друга.

Хотя предыдущие работы оценивали влияние этих факторов по отдельности, их взаимодействие изучено недостаточно. В данной работе для изучения влияния взаимодействий генов и химических веществ на рост бактерий были проведены высокопроизводительные биологические эксперименты и анализ данных с помощью машинного обучения.

115 генетически различных штаммов Escherichia coli культивировали в 135 питательных условиях, представляющих собой комбинации 48 различных химических веществ. С помощью высокопроизводительного анализа роста был получен обширный набор данных, включающий около 14 000 профилей роста. Для анализа набора данных и изучения влияния химических питательных веществ на рост использовалось машинное обучение.

Было обнаружено, что влияние 48 химических веществ на 115 различных бактериальных штаммов варьируется в зависимости от наличия сахара. Кроме того, взаимодействие генов и химических веществ было оценено с помощью теоретической модели, которая показала, что изменения роста, вызванные генетическими и экологическими различиями, компенсируют друг друга. Этот уравновешивающий эффект, вероятно, представляет собой общую стратегию выживания бактерий в естественной среде.

Исследование даёт ценное представление о факторах, влияющих на рост клеток, углубляя понимание универсальных принципов. Эти знания могут повысить эффективность промышленных применений, таких как оптимизация клеточных культур.