En svamp är ett väldigt enkelt sätt att implementera portionering på flera nivåer för att förbättra det övergripande mikrobiella samhället", säger Lingchong You. "Kanske är det därför det är en riktigt smutsig sak - strukturen hos en svamp är bara ett perfekt hem för mikrober.

Din kökssvamp är en bättre inkubator för olika bakteriesamhällen än en laboratoriepetriskål, rapporterar forskare.

Det är inte bara de fångade resterna som gör ymnighetshornet av mikrober som myllrar omkring så glada och produktiva, det är själva svampens struktur.

"Strukturen av en svamp gör bara ett perfekt hem för mikrober."

I en serie experiment visar forskare hur olika mikrobiella arter kan påverka varandras befolkningsdynamik beroende på faktorer i deras strukturella miljö såsom komplexitet och storlek.

Vissa bakterier trivs i ett mångsidigt samhälle medan andra föredrar en ensam tillvaro. Och en fysisk miljö som tillåter båda sorterna att leva sina bästa liv leder till de starkaste nivåerna av biologisk mångfald. Jord ger den här typen av optimal miljö för blandade bostäder, och det gör din kökssvamp också.

Dessa olika arter av bakterier - var och en konstruerad för att lysa i olika färger så att forskare kan spåra deras tillväxt - frodas i harmoni med varandra tack vare sin strukturerade miljö. (Kredit: Andrea Weiss, Zach Holmes och Yuanchi Ha)

Överlevande från mikrobiella samhällen

Resultaten av den nya studien tyder på att strukturella miljöer bör beaktas av industrier som använder bakterier för att utföra uppgifter som att städa upp föroreningar eller producera kommersiella produkter, säger forskare.

"Bakterier är precis som människor som lever genom pandemin - vissa har svårt att isolera sig medan andra trivs", säger Lingchong You, professor i biomedicinsk teknik vid Duke University.

"Vi har visat att i ett komplext samhälle som har både positiva och negativa interaktioner mellan arter, finns det en mellanliggande mängd integration som kommer att maximera dess övergripande samexistens."

Mikrobiella samhällen blandas i olika grad i naturen. Jord ger många skrymslen och vrår för olika populationer att växa utan mycket interaktion från sina grannar. Detsamma kan sägas för enskilda droppar vatten på toppen av löv.

Men när människor kastar ihop många bakteriearter till en strukturlös goop för att producera varor som alkohol, biobränsle, och mediciner, det är vanligtvis på en tallrik eller till och med ett stort kar. I sina experiment visar du och kollegor varför dessa industriella ansträngningar kan vara kloka att börja ta ett strukturellt förhållningssätt till sin tillverkningsinsats.

Forskarna streckkodade cirka 80 olika stammar av E.coli så att de kunde följa sin befolkningstillväxt. Sedan blandade de bakterierna i olika kombinationer på laboratorietillväxtplattor med ett brett utbud av potentiella livsrum, allt från sex stora brunnar till 1,536 XNUMX små brunnar.

De stora brunnarna approximerade miljöer där mikrobiella arter kan blandas fritt, medan de små brunnarna efterliknade utrymmen där arter kunde hålla sig för sig själva.

"Den lilla portioneringen skadade verkligen de arter som är beroende av interaktioner med andra arter för att överleva, medan den stora portioneringen eliminerade medlemmarna som lider av dessa interaktioner (ensamkommande)," säger du. "Men den mellanliggande portioneringen möjliggjorde en maximal mångfald av överlevande i det mikrobiella samhället."

Kökssvampar: Ett mysigt hem för mikrober

Resultaten skapar ett ramverk för forskare som arbetar med olika bakteriesamhällen för att börja testa vilka strukturella miljöer som kan fungera bäst för deras strävanden, säger du. De pekar också på varför en kökssvamp är så användbar livsmiljö för mikrober. Den efterliknar de olika graderna av separation som finns i frisk jord, och ger olika lager av separation kombinerat med olika storlekar av gemensamma utrymmen.

För att bevisa denna punkt körde forskarna också sitt experiment med en remsa av vanlig hushållssvamp. Resultaten visade att det är en ännu bättre inkubator för mikrobiell mångfald än någon av laboratorieutrustningen de testade.

"Som det visar sig är en svamp ett mycket enkelt sätt att implementera portionering på flera nivåer för att förbättra det övergripande mikrobiella samhället," säger du. "Kanske är det därför det är en riktigt smutsig sak - strukturen hos en svamp gör bara ett perfekt hem för mikrober."

Resultaten visas i Natur Kemisk Biologi.

Om författarna

National Institutes of Health, National Science Foundation, Office of Naval Research och Army Research Office finansierade arbetet.

Källa: Duke University