Экология микробных инвазий
Ученые из Университета Гронингена описали, как микробные инвазии следуют той же общей схеме, что и инвазии видов растений или животных. Это наглядный пример того, как микробиологический мир подчиняется общим экологическим правилам. Открытие демонстрирует ценность использования микробных систем для исследования экологических и эволюционных вопросов и имеет важные последствия для нашего понимания и даже лечения инфекционных заболеваний. Результаты опубликованы в обзорной статье в октябрьском выпуске журнала Trends in Microbiology.
До недавнего времени микробы не рассматривались как «инвазивные виды» в экологическом смысле, где инвазия определяется как поселение вида в области, где он ранее не существовал. Ранее преобладала парадигма, что «все микробы вездесущи», а условия среды лишь определяют доминирующие виды. Смена этой парадигмы стала возможной с развитием методов секвенирования ДНК множества генов, которые показали, что микробы действительно демонстрируют биогеографическое распределение.
Инвазии
Анализ литературы позволил выделить два ключевых вывода:
- Микробные инвазии следуют общей схеме, аналогичной инвазиям животных или растений.
- Видовое разнообразие — лучшая защита от захватчиков.
Были идентифицированы четыре фазы инвазии:
- Введение — попадание микробов в новую среду (например, через океанские течения, воздух или с фекалиями животных).
- Установление.
- Распространение.
- Воздействие.
Синтез экспериментов показал, что разнообразие уже присутствующего бактериального сообщества формирует барьер для вторжения чужеродных видов. Механизм основан на способности разных видов использовать множество типов ресурсов, лишая захватчика потенциальной питательной базы.
Значение для науки и медицины
Открытие имеет важные последствия:
- Модельные системы: Поскольку микробная и общая экология следуют одним правилам, микроорганизмы можно использовать как модель в экологических экспериментах, что благодаря их короткому времени генерации даст более быстрые результаты.
- Медицинские приложения: Лучшее теоретическое понимание микробной инвазии может вдохновить медицинские исследования. Например, патогенная Salmonella индуцирует в кишечнике производство специфического субстрата, дающего ей преимущество. Борьба с такой инфекцией может заключаться в подборе или создании безвредной бактерии, которая вытеснит сальмонеллу, используя тот же субстрат.
- Пробиотики: Знание о том, как микроорганизмы закрепляются в новой среде, может способствовать разработке пре- и пробиотиков, стимулирующих здоровое кишечное микробное сообщество.