Doğada mikroplar, mikrobiyom adı verilen topluluklarda çok sayıda diğer mikrobiyal türle karmaşık ilişkiler içinde bulunur. Bu mikrobiyomların karmaşıklığı, bilim insanlarının mikropların etkileşimlerini incelemesini ve tahmin etmesini zorlaştırır. Bu nedenle bilim insanları, rekabet ve çapraz beslenme gibi mikrobiyal tepkileri yakından incelemek için sentetik komünite adı verilen özel mikrop komünitelerini kullanmaktadır. Çapraz besleme, mikropların çevredeki diğer mikropların kullandığı besinleri üretmesini ve bunun tersini içerir.
Bu çalışmada bilim insanları, selülozun metan ve karbondioksite parçalanmasında rol oynayan dört üyeli bir komünite tasarladılar. Araştırmacılar daha sonra metabolik komünite ağı boyunca karbon ve elektron transferini temsil etmek için matematiksel bir model oluşturdular.
Daha sonra, bu modeli mikropların sülfat artışına nasıl tepki verdiğini ortaya çıkarmak için kullandılar. İklim değişikliği nedeniyle yükselen deniz seviyeleri, kıyı sulak alanları ve akiferlerdeki sülfat miktarını artırabilir. Bu da mikropların karbon döngüsündeki rolünü etkileyebilir. Bulgular mBio dergisinde yayımlandı.
Organizmalar birbirleriyle etkileşime girdikçe, tek tek organizmaların kendilerinde bulunmayan yeni özelliklere yol açabilir. Ortaya çıkan bu özelliklerin tahmin edilmesi zor olabilmektedir.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için araştırmacılar sentetik mikrobiyal komüniteler kullanıyor. Bu komüniteler, doğal komünitelerde bulunandan daha az sayıda mikrop içeren gerçek dünya komünitelerinin basitleştirilmiş halleridir. Farklı bireylerin meydana getirdiği tkomünitenin metabolizmasında -enerjiyi nasıl kullandığı ve yarattığı- oynadığı rolü göstermek için tasarlanmışlardır. Bu, araştırmacıların doğal sistemlerdeki hem olumlu hem de olumsuz metabolik alışverişler ve etkileşimler için tahminlerini doğrulamalarına olanak tanır.
Sentetik komünitelerin kullanılması, bilim insanlarının mikropların nasıl etkileşime girdiğini ölçmelerine de olanak tanır. Bilim insanları daha sonra bu bilgileri doğal süreçlerin daha iyi modellerini oluşturmak için kullanırlar. Bu bilgi, araştırmacıların mikropların biyo-ürün üretmek için nasıl etkileşime girdiklerini geliştirmelerine de yardımcı olabilir.
Sentetik mikrobiyal komüniteler mikrobiyal etkileşimleri incelemek için güçlü bir araçtır. Bununla birlikte, bugüne kadar yapılan çalışmaların çoğu, etkileşimlerini tanımlamak için yalnızca iki mikrobiyal tür arasındaki ikili etkileşimlere odaklanmış ve bireysel yöntemlerle sınırlandırılmıştır.
Bu çalışmada, selülozu metan ve karbondioksite dönüştüren sentetik bir komünitede (SynCom) çapraz beslenen dört mikroorganizma arasındaki karmaşık etkileşimler araştırılmıştır. Araştırmacılar SynCom’u, deniz suyu girişimi tehdidi altındaki haliç sulak alanlarındaki mikrobiyal komünite davranışının biyokimyasal ve fizyolojik tepkilerini ve fonksiyon değişikliklerini incelemek için bir model sistem olarak kullandılar.
Bilim insanları, deniz seviyesindeki yükselmenin kıyı sulak alanlarına ve akiferlere daha fazla deniz suyu girişi getirmesini bekliyor. Sentetik komünite içerisine sülfat indirgeyen bir bakterinin dahil edilmesi, araştırmacıların sülfat girişinin komünite dinamikleri üzerindeki etkisini incelemelerine olanak sağlamıştır.
Araştırmacılar, ekolojik ve metabolik tepkilerini incelemek ve karbon değişimini yöneten türler arası etkileşimleri modellemek için sentetik topluluktaki her bir mikroorganizmanın biyokimyasal ve fizyolojik tepkilerini proteomik analiz yoluyla karakterize etti.
Stokiyometrik modelleme, sülfat ilavesinin karbon ve elektron akışlarının yanı sıra metabolik etkileşimleri de öngörülen şekillerde değiştirdiğini gösterdi ancak aynı zamanda yüksek dereceli mikrobiyal etkileşimlerin ortaya çıkan özellikleri olarak pozitif ve negatif sinerjileri de ortaya çıkardı. Bu çalışma, çevresel pertürbasyonların doğal sistemlerde jeokimyasal olarak önemli süreçleri sürdüren mikrobiyal etkileşimler üzerindeki etkisinin daha öngörülü bir şekilde anlaşılmasına yol açmaktadır. [1]“To study competition and cross-feeding, scientists build synthetic microbiomes” yazısından çevrilmiştir.
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | “To study competition and cross-feeding, scientists build synthetic microbiomes” yazısından çevrilmiştir. |
|---|
