Een spons is een heel eenvoudige manier om porties op meerdere niveaus te verdelen om de algehele microbiële gemeenschap te verbeteren", zegt Lingchong You. "Misschien is het daarom een heel vies ding - de structuur van een spons is gewoon een perfect huis voor microben.
Je keukenspons is een betere broedmachine voor diverse bacteriële gemeenschappen dan een petrischaal in een laboratorium, rapporteren onderzoekers.
Het zijn niet alleen de opgesloten restjes die de overvloed aan microben die rondzwermen zo gelukkig en productief maken, het is de structuur van de spons zelf.
"De structuur van een spons is gewoon een perfect huis voor microben."
In een reeks experimenten laten onderzoekers zien hoe verschillende microbiële soorten kunnen elkaars bevolkingsdynamiek beïnvloeden, afhankelijk van factoren van hun structurele omgeving, zoals complexiteit en grootte.
Sommige bacteriën gedijen goed in een diverse gemeenschap, terwijl andere de voorkeur geven aan een eenzaam bestaan. En een fysieke omgeving waarin beide soorten hun beste leven kunnen leiden, leidt tot de sterkste niveaus van biodiversiteit. Bodem biedt dit soort optimale gemengde woonomgeving, en dat geldt ook voor uw keukenspons.
Deze verschillende soorten bacteriën - elk ontworpen om een andere kleur te geven zodat onderzoekers hun groei kunnen volgen - gedijen in harmonie met elkaar dankzij hun gestructureerde omgeving. (Tegoed: Andrea Weiss, Zach Holmes en Yuanchi Ha)
Overlevenden van microbiële gemeenschappen
De bevindingen van de nieuwe studie suggereren dat er rekening moet worden gehouden met structurele omgevingen door industrieën die bacteriën gebruiken om taken uit te voeren zoals het opruimen van vervuiling of het produceren van commerciële producten, zeggen onderzoekers.
"Bacteriën zijn net mensen die de pandemie meemaken - sommigen vinden het moeilijk om geïsoleerd te zijn, terwijl anderen gedijen", zegt Lingchong You, hoogleraar biomedische technologie aan de Duke University.
"We hebben aangetoond dat in een complexe gemeenschap die zowel positieve als negatieve interacties tussen soorten heeft, er een tussenliggende mate van integratie is die de algehele coëxistentie zal maximaliseren."
Microbiële gemeenschappen vermengen zich in verschillende mate door de natuur. De bodem biedt veel hoeken en gaten voor verschillende populaties om te groeien zonder veel interactie van hun buren. Hetzelfde kan gezegd worden voor individuele druppeltjes water op de toppen van bladeren.
Maar wanneer mensen veel bacteriesoorten samenvoegen tot een structuurloze rommel om grondstoffen zoals alcohol te produceren, biobrandstof, en medicijnen, het is meestal op een bord of zelfs een groot vat. In hun experimenten laten You en collega's zien waarom deze industriële inspanningen misschien verstandig zijn om hun productie-inspanningen structureel aan te pakken.
De onderzoekers codeerden ongeveer 80 verschillende soorten E. coli zodat ze hun bevolkingsgroei konden volgen. Vervolgens mengden ze de bacteriën in verschillende combinaties op laboratoriumgroeiplaten met een grote verscheidenheid aan potentiële woonruimtes, variërend van zes grote putjes tot 1,536 kleine putjes.
De grote putten benaderden omgevingen waarin microbiële soorten zich vrij kunnen vermengen, terwijl de kleine putten ruimtes nabootsten waar soorten zich op zichzelf konden houden.
"De kleine porties doen pijn aan de soorten die afhankelijk zijn van interacties met andere soorten om te overleven, terwijl de grote porties de leden elimineren die lijden aan deze interacties (de eenlingen)", zegt You. "Maar de tussentijdse porties maakten een maximale diversiteit aan overlevenden in de microbiële gemeenschap mogelijk."
Keukensponzen: een knus huis voor microben
De resultaten creëren een kader voor onderzoekers die met verschillende bacteriële gemeenschappen werken om te beginnen met het testen van welke structurele omgevingen het beste zouden kunnen werken voor hun bezigheden, zegt You. Ze wijzen ook op waarom een keukenspons zo handig is leefgebied voor microben. Het bootst de verschillende mate van scheiding na die in gezonde grond wordt aangetroffen, en biedt verschillende scheidingslagen in combinatie met verschillende groottes van gemeenschappelijke ruimtes.
Om dit te bewijzen, deden de onderzoekers hun experiment ook met een strook gewone huishoudspons. De resultaten toonden aan dat het een nog betere incubator van microbiële diversiteit is dan alle laboratoriumapparatuur die ze hebben getest.
"Het blijkt dat een spons een heel eenvoudige manier is om porties op meerdere niveaus te implementeren om de algehele microbiële gemeenschap te verbeteren", zegt You. "Misschien is het daarom zo'n vies ding - de structuur van een spons is gewoon een perfect huis voor microben."
De resultaten verschijnen in Natuur Chemische biologie.
Over de auteurs
De National Institutes of Health, de National Science Foundation, het Office of Naval Research en het Army Research Office hebben het werk gefinancierd.
Bron: Duke University
