Lingchong You cho biết: "Miếng bọt biển là một cách rất đơn giản để thực hiện phân chia nhiều tầng nhằm nâng cao cộng đồng vi sinh vật tổng thể". Có lẽ đó là lý do tại sao nó là một thứ thực sự bẩn - cấu trúc của miếng bọt biển chỉ tạo nên một ngôi nhà hoàn hảo cho vi khuẩn.

Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng miếng bọt biển nhà bếp của bạn là một lồng ấp tốt hơn cho các cộng đồng vi khuẩn đa dạng hơn là một đĩa Petri trong phòng thí nghiệm.

Không chỉ thức ăn thừa bị mắc kẹt mới khiến cho đám vi khuẩn tụ tập xung quanh trở nên vui vẻ và hiệu quả, mà đó là cấu trúc của chính miếng bọt biển.

"Cấu trúc của miếng bọt biển chỉ tạo nên một ngôi nhà hoàn hảo cho vi khuẩn."

Trong một loạt các thử nghiệm, các nhà nghiên cứu cho thấy các loài vi sinh vật có thể ảnh hưởng đến động thái dân số của nhau tùy thuộc vào các yếu tố của môi trường cấu trúc của chúng như độ phức tạp và quy mô.

Một số vi khuẩn phát triển mạnh trong một cộng đồng đa dạng trong khi những vi khuẩn khác thích tồn tại đơn độc. Và một môi trường vật chất cho phép cả hai loại sống cuộc sống tốt nhất của chúng dẫn đến mức độ đa dạng sinh học mạnh mẽ nhất. Đất cung cấp loại môi trường nhà ở hỗn hợp tối ưu này, và miếng bọt biển nhà bếp của bạn cũng vậy.

Các loài vi khuẩn khác nhau này - mỗi loài được thiết kế để phát sáng một màu khác nhau để các nhà nghiên cứu có thể theo dõi sự phát triển của chúng - đang phát triển hài hòa với nhau nhờ vào môi trường có cấu trúc của chúng. (Nhà cung cấp hình ảnh: Andrea Weiss, Zach Holmes và Yuanchi Ha)

Những người sống sót trong cộng đồng vi sinh vật

Các nhà nghiên cứu cho biết, phát hiện của nghiên cứu mới cho thấy môi trường cấu trúc nên được các ngành sử dụng vi khuẩn tính đến để thực hiện các nhiệm vụ như làm sạch ô nhiễm hoặc sản xuất các sản phẩm thương mại.

Lingchong You, giáo sư kỹ thuật y sinh tại Đại học Duke cho biết: “Vi khuẩn cũng giống như những người sống qua đại dịch - một số cảm thấy khó bị cô lập trong khi những người khác phát triển mạnh mẽ.

“Chúng tôi đã chứng minh rằng trong một cộng đồng phức tạp có cả tương tác tích cực và tiêu cực giữa các loài, có một lượng tích hợp trung gian sẽ tối đa hóa sự chung sống của nó.”

Các cộng đồng vi sinh vật trộn lẫn ở các mức độ khác nhau trong tự nhiên. Đất cung cấp nhiều ngóc ngách cho các quần thể khác nhau phát triển mà không cần có nhiều sự tương tác từ hàng xóm của chúng. Điều tương tự cũng có thể nói đối với những giọt nước đọng trên ngọn lá.

Nhưng khi con người ném nhiều loài vi khuẩn lại với nhau vào một cái goop không cấu trúc để sản xuất các mặt hàng như rượu, nhiên liệu sinh học, và các loại thuốc, nó thường được bày trên đĩa hoặc thậm chí là một thùng lớn. Trong các thử nghiệm của mình, Bạn và các đồng nghiệp cho thấy lý do tại sao những nỗ lực công nghiệp này có thể là khôn ngoan khi bắt đầu áp dụng cách tiếp cận cấu trúc cho các nỗ lực sản xuất của họ.

Các nhà nghiên cứu đã mã hóa khoảng 80 chủng khác nhau của E. coli để họ có thể theo dõi sự gia tăng dân số của mình. Sau đó, họ trộn vi khuẩn theo nhiều cách kết hợp khác nhau trên các đĩa sinh trưởng trong phòng thí nghiệm với nhiều loại không gian sống tiềm năng khác nhau, từ sáu giếng lớn đến 1,536 giếng nhỏ.

Các giếng lớn là môi trường gần giống với các loài vi sinh vật có thể trộn lẫn tự do, trong khi các giếng nhỏ mô phỏng không gian nơi các loài có thể giữ cho riêng mình.

Bạn nói: “Việc chia phần nhỏ thực sự gây tổn hại cho các loài phụ thuộc vào các tương tác với các loài khác để tồn tại, trong khi phần lớn loại bỏ các thành viên phải chịu đựng những tương tác này (những kẻ cô độc). "Nhưng việc phân chia phần trung gian cho phép đa dạng tối đa những người sống sót trong cộng đồng vi sinh vật."

Bọt biển nhà bếp: Ngôi nhà ấm cúng cho vi khuẩn

Kết quả tạo ra một khuôn khổ cho các nhà nghiên cứu làm việc với các cộng đồng vi khuẩn đa dạng để bắt đầu thử nghiệm xem môi trường cấu trúc nào có thể hoạt động tốt nhất cho mục đích của họ, You nói. Họ cũng chỉ ra lý do tại sao miếng bọt biển nhà bếp lại hữu ích như vậy môi trường sống đối với vi sinh vật. Nó bắt chước các mức độ ngăn cách khác nhau được tìm thấy trong đất lành, cung cấp các lớp ngăn cách khác nhau kết hợp với các kích thước khác nhau của không gian chung.

Để chứng minh quan điểm này, các nhà nghiên cứu cũng đã tiến hành thử nghiệm của họ với một dải bọt biển gia dụng thông thường. Kết quả cho thấy đó là một lò ấp đa dạng vi sinh vật thậm chí còn tốt hơn bất kỳ thiết bị phòng thí nghiệm nào mà họ đã thử nghiệm.

Bạn nói: “Hóa ra, miếng bọt biển là một cách rất đơn giản để thực hiện phân chia đa cấp nhằm nâng cao cộng đồng vi sinh vật tổng thể. “Có lẽ đó là lý do tại sao nó là một thứ thực sự bẩn - cấu trúc của miếng bọt biển chỉ tạo nên một ngôi nhà hoàn hảo cho vi khuẩn.”

Kết quả xuất hiện trong Sinh học hóa học tự nhiên.

Về các tác giả

Viện Y tế Quốc gia, Quỹ Khoa học Quốc gia, Văn phòng Nghiên cứu Hải quân và Văn phòng Nghiên cứu Quân đội đã tài trợ cho công việc này.

nguồn: Đại học Duke