物理學家開發(fā)新的數(shù)學方法來分析腸道細菌之間的相互作用
腸道微生物群——生活在人類腸道中的微生物世界——引起了科學家和臨床醫(yī)生對其在健康中的關鍵作用的興趣。然而,分析哪些微生物影響我們的健康仍然是一個謎。
讓我們采取措施解決這個問題。加州大學圣巴巴拉分校的物理學家埃里克瓊斯(Eric Jones)和讓卡爾森(Jean Carlson)開發(fā)了一種數(shù)學方法來分析和模擬果蠅腸道細菌之間的相互作用。這種方法可以導致對人類腸道微生物之間復雜相互作用的更復雜理解。
他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《國家科學院院刊》上。
卡爾森實驗室(Carlson Laboratory)的研究生研究員瓊斯(Jones)說:“尤其是在過去20年左右的時間里,科學家發(fā)現(xiàn)微生物群與你身體的其他部分、你的免疫系統(tǒng)和你的大腦相互作用。"許多疾病與腸道中的某些微生物成分有關."
人體腸道菌群不能完全分析。相反,由卡內基科學研究所的生物學家威爾盧丁頓(Will Ludington)領導的研究小組,以果蠅為模型生物,梳理了特定腸道細菌的存在如何導致宿主生物的物理和行為影響。
Carlson,Jones,Ludington和他們的同事在他們的論文《微生物相互作用塑造宿主適應性》中研究了在蒼蠅腸道中發(fā)現(xiàn)的五種核心細菌之間的相互作用,并計算了單個物種的存在是否會影響蒼蠅健康的各個方面。包括長壽、生育和發(fā)育。“我們對待細菌物種的經(jīng)典方法是在黑白分明的環(huán)境中充當疾病的媒介——要么你擁有它,要么你不擁有它,”拉丁頓說。“我們的工作表明,微生物組并非如此。特定物種的影響取決于其他物種也存在的背景。”
基于之前的研究發(fā)現(xiàn),細菌的存在與否會影響生物體的壽命(無菌宿主的壽命更長),而研究人員對這個項目的研究表明,情況更加微妙。例如,一些細菌的存在可能會增加宿主的生育能力,而其他細菌可能會延長壽命?!爱斘覀儥z查我們稱之為飛行健身的總量時——這是一個生存和創(chuàng)造后代的機會——我們發(fā)現(xiàn),在與許多后代相比壽命較短和使用很少后代來獲得較長壽命之間存在權衡,”Latington解釋道?!斑@種權衡受到微生物相互作用的調節(jié)?!?
為了破譯這些相互作用,拉丁頓進行了一項組合分析,并飼養(yǎng)了32批蒼蠅,每批蒼蠅居住著五種細菌的獨特組合。對于每種細菌組合,拉丁頓測量了蒼蠅的發(fā)育、繁殖力和壽命。相互作用的分析需要卡爾森和瓊斯開發(fā)新的數(shù)學方法。
卡爾森說:“一個通常是出發(fā)點的模型是考慮細菌對之間的相互作用?!彼难芯可钊胙芯苛藦碗s系統(tǒng)的物理特性。“這項研究向我們表明,嚴格的配對模型無法捕捉到所有觀察到的飛行特征?!?
研究人員表示,這項研究表明,細菌種群之間的相互作用對宿主整體適應性的重要性不亞于其存在——微生物區(qū)系的影響不能僅歸因于單個物種的存在。“從某種意義上說,”瓊斯說,“微生物群對宿主的影響不僅僅是其各部分的總和?!?
新開發(fā)的模型可以擴展到更好地理解人類微生物組中成千上萬種不同細菌的相互作用,這反過來可以揭示與微生物組相關疾病的許多關系,包括情緒障礙、神經(jīng)功能障礙、自身免疫性疾病和抗生素耐藥性超級細菌。
卡爾森說:“在許多情況下,感染是由我們一直擁有的細菌引起的,并由天然腸道細菌控制。她解釋說,感染是新的,并沒有那么多可怕的細菌,但其他細菌的數(shù)量發(fā)生了變化,導致感染細菌不受限制地生長。
“這真的是關于理解這些系統(tǒng)的人口動態(tài),”她說。
免責聲明:本文由用戶上傳,與本網(wǎng)站立場無關。財經(jīng)信息僅供讀者參考,并不構成投資建議。投資者據(jù)此操作,風險自擔。 如有侵權請聯(lián)系刪除!
-
6月25-28日,由中國進出境生物安全研究會、中國國際旅行衛(wèi)生保健協(xié)會主辦,中國青年創(chuàng)業(yè)就業(yè)基金會支持,中國出入...瀏覽全文>>
-
胃腸鏡檢查,聽起來可能有些令人不安,但實際上,它可能是生活中的救命稻草。對于一些人來說,定期進行胃腸鏡...瀏覽全文>>
-
6月16日-20日,2025年優(yōu)秀博士后研究人員(紹興)研學活動順利舉行。本次活動匯聚了來自全國各地的百余名博士后,...瀏覽全文>>
-
近日,天津松果生物醫(yī)療科技有限公司自主研發(fā)的牛跟腱來源去端肽I型膠原蛋白原材料成功通過國家藥品監(jiān)督管理局...瀏覽全文>>
-
在數(shù)字化產(chǎn)業(yè)轉型的浪潮奔涌之際,病理學正經(jīng)歷著前所未有的革新機遇。奧偉登(Evident)憑借百年光學技術積淀,以...瀏覽全文>>
-
6月6-8日,CHINAGUT 2025中國腸道大會在寧波國際會議中心隆重舉辦。大會由南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院、國家消化...瀏覽全文>>
-
在第28屆北京國際口腔展這一行業(yè)風向標級盛會上,北京易嶺生物科技有限公司(下面簡稱易嶺生物)憑借重磅新品發(fā)...瀏覽全文>>
-
2025款上汽大眾ID 4 X在安徽阜陽地區(qū)的售價會根據(jù)配置和選裝包有所不同?;A版車型的廠商指導價大約在20萬...瀏覽全文>>
-
嵐圖FREE,作為一款集豪華與智能于一體的新能源SUV,正以全新的姿態(tài)迎接每一位渴望高品質出行的用戶?,F(xiàn)在,嵐...瀏覽全文>>
-
安徽阜陽的大眾ARTEON 2022新款現(xiàn)已到店,最低售價從34 80萬元起,無疑是近期購車的最佳時機。這款車型以其...瀏覽全文>>