肠道菌群的相互作用塑造了人类的生活。 <自闭症>
Ludington的研究小组开发了一个动作图文系统,展示了在果蝇肠道中发现的五种细菌之间可能的相互作用,以了解它们如何影响果蝇的发育及其后代的世代和寿命。分析需要发展一种新的数学方法,这种方法基于五维立方体的几何结构,其中每个物种都是一个新的维度。
"特定微生物的影响取决于其他微生物也存在的整体环境."卡内基大学威尔·卢丁顿(Will Ludington)领导的一个小组的最新研究表明,胃肠系统中不同微生物群的相互作用将对健康产生巨大而不可预测的影响。
此外,Ludington研究组开发的测量和分析工具表明,果蝇是理解人类和其他动物中更复杂微生物群相互作用的良好模型,它将在未来的工作中发挥重要作用。
Ludington和他的团队使用果蝇肠道中的天然简单微生物群落来确定肠道生态系统。他们在1927年重复了斯坦菲尔德实验。他们发现,当特定的微生物群被移除时,果蝇的寿命延长了23%,但尚不清楚这有多少是由于个体微生物或整体微生物生态的影响。
他们在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的研究成果。肠道菌群是由数万种微生物组成的生态系统。人类肠道微生物的多样性对研究肠道微生物的分类和了解其对健康的影响提出了挑战。生物学家早就发现,肠道细菌的数量会影响果蝇的发育、繁殖能力和寿命。1927年,加州大学伯克利分校的海伦·斯坦菲尔德(Helen stanfield)发现,通过清除肠道细菌,实验室中果蝇的寿命可以延长14%。如今,生物学家感兴趣的是确定微生物组作为一个整体是否比单个微生物的总和更重要。具体来说,单个微生物群体在多大程度上影响人类的生理和健康,这些群体在多大程度上依赖于不同种群之间的相互作用?
Ludington的研究小组发现,微生物群体之间的相互作用与果蝇的生理学和个体物种的存在一样重要。对于生命周期发生变化的23%的果蝇,单一微生物只能影响其中的1/4,而微生物之间的相互作用占了其余部分。这些相互作用对果蝇将其遗传物质传递给下一代有很大影响。卢丁顿解释说:“当我们在实验中检查果蝇的健康状况及其存活和繁殖的机会时,我们发现后代数量多的果蝇和后代数量少的短命和长寿果蝇之间存在交替换位。这种交替换位是由微生物群落的相互作用引起的,这意味着如果我们想知道微生物群落如何影响我们的健康,我们需要研究微生物群落如何影响宿主,而不仅仅是单个微生物。”
卢丁顿说:“我们通常的思维是,作为致病因素的微生物是非黑即白,即要么存在,要么不存在。我们的研究表明,微生物群不是这样的。特定微生物对机体的影响取决于是否有其他微生物也存在的大环境。”随后,Ludington的研究团队在stanfield的研究成果基础上解剖了果蝇的肠道微生物区系,更好地了解了这些微生物如何影响宿主的生活。

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