Расстояние микробной конкуренции определяет структуру их сообществ
Микробные сообщества, населяющие наш мир, — это арена борьбы за выживание. Эти крошечные организмы в почве, океанах и теле человека играют ключевые роли: разлагают отходы, производят кислород и поддерживают здоровье.
Внутри сообществ микробы постоянно конкурируют за пространство и ресурсы. Их борьба может происходить на разных пространственных масштабах — на близком или дальнем расстоянии.
- Ближний бой: микробы используют молекулярные устройства для инъекции токсинов непосредственно в соседей, подавляя их рост.
- Дальний бой: микробы выделяют небольшие токсичные молекулы, которые диффундируют через сообщество и убивают отдалённые клетки.
Тинг Лу, доцент биоинженерии в Университете Иллинойса, и его команда исследовали, как расстояние взаимодействий влияет на организацию микробных сообществ. Они создали математические модели и синтетические сообщества для изучения роли расстояния в микробных битвах.
Их результаты, опубликованные в Science Advances, раскрывают важную взаимосвязь между пространством и временем.
Односторонняя конкуренция (один микроб убивает другого): дальнодействующая конкуренция оказалась эффективнее, так как на уничтожение конкурента на большом расстоянии требовалось меньше времени.
Двусторонняя конкуренция (два типа микробов убивают друг друга): здесь эффективность зависит от дистанции и плотности популяции.
- В ближнем бою (высокая плотность) более эффективны контактные молекулярные устройства («меча»).
- В дальнем бою (низкая плотность, клетки разобщены) преимущество получают диффундирующие молекулы («стрелы»).
По словам авторов, это первое исследование, детально изучающее роль пространственного масштаба взаимодействий в организации микробных экосистем. Полученные данные углубляют понимание принципов сборки и функционирования таких сообществ.
Эти знания помогут в создании искусственных микробных экосистем для лечения болезней или стимуляции роста растений. Более того, поскольку вариация дистанций взаимодействия характерна и для клеток животных и растений, результаты работы проливают свет на организацию многоклеточных организмов.