海綿是一種非常簡單的實施多級分配以增強整體微生物群落的方法，”Lingchong You 說。“也許這就是為什麼它是一個非常骯髒的東西——海綿的結構只是為微生物提供了一個完美的家園。

研究人員報告說，你的廚房海綿比實驗室培養皿更適合培養不同的細菌群落。

讓蜂擁而至的微生物聚寶盆如此快樂和富有成效的不僅僅是被困的殘羹剩飯，海綿本身的結構也是如此。

“海綿的結構為微生物提供了完美的家園。”

在一系列實驗中，研究人員展示了各種 微生物種類 可能會影響彼此的人口動態，具體取決於其結構環境的因素，例如復雜性和規模。

一些細菌在多樣化的社區中茁壯成長，而另一些細菌則喜歡單獨存在。 一個讓這兩種動物都能過上最好生活的物理環境會帶來最強的生物多樣性水平。 土壤提供了這種最佳的混合住房環境，你的廚房海綿也是如此。

這些不同種類的細菌——每一種都被設計成發出不同的顏色，因此研究人員可以追踪它們的生長——由於它們的結構化環境，它們正在相互和諧地繁衍。 （圖片來源：Andrea Weiss、Zach Holmes 和 Yuanchi Ha）

微生物群落倖存者

研究人員說，這項新研究的結果表明，使用細菌來完成諸如清理污染或生產商業產品等任務的行業應該考慮結構環境。

杜克大學生物醫學工程教授遊令崇說：“細菌就像經歷大流行的人一樣——有些人發現很難被隔離，而另一些人則茁壯成長。”

“我們已經證明，在一個物種之間既有正負相互作用的複雜群落中，存在中等量的整合，將最大限度地提高其整體共存性。”

微生物群落在自然界中以不同程度混合。 土壤為不同人群的生長提供了許多角落和縫隙，而無需與鄰居進行太多互動。 對於葉子頂部的單個水滴也可以這樣說。

但是當人類將許多細菌種類組合成一種無結構的粘液來生產像酒精這樣的商品時， 生物燃料和藥物，它通常放在盤子甚至大桶上。 在他們的實驗中，你和同事展示了為什麼這些工業努力開始對他們的製造努力採取結構性方法可能是明智的。

研究人員對大約 80 種不同的 E. 大腸桿菌 這樣他們就可以跟踪他們的人口增長。 然後，他們在實驗室生長板上以各種組合將細菌混合，具有從六個大井到 1,536 個小井的各種潛在生存空間。

大井模擬了微生物物種可以自由混合的環境，而小井模擬了物種可以保持自己的空間。

“小部分確實傷害了依賴與其他物種相互作用生存的物種，而大部分消除了遭受這些相互作用的成員（孤獨者），”尤說。 “但中間部分允許微生物群落中最大程度的倖存者多樣性。”

廚房海綿：微生物的舒適之家

You 說，這些結果為與不同細菌群落合作的研究人員創建了一個框架，以開始測試哪些結構環境最適合他們的追求。 他們還指出了為什麼廚房海綿如此有用 棲息地 對於微生物。 它模仿健康土壤中不同程度的分離，提供不同層次的分離以及不同大小的公共空間。

為了證明這一點，研究人員還用一條普通的家用海綿進行了實驗。 結果表明，與他們測試的任何實驗室設備相比，它是一個更好的微生物多樣性孵化器。

“事實證明，海綿是一種非常簡單的方法，可以實現多級分配以增強整體微生物群落，”You 說。 “也許這就是為什麼它是一件很髒的東西——海綿的結構正好為微生物提供了一個完美的家園。”

結果出現在 自然 - 化學生物學.

關於作者

美國國立衛生研究院、國家科學基金會、海軍研究辦公室和陸軍研究辦公室資助了這項工作。

資源： 杜克大學