당신의 장은 미생물 광기의 본거지입니다. 수많은 종에 속하는 수십억 개의 박테리아가 건강을 유지하고 질병을 유발할 수있는 복잡한 방식으로 서로 상호 작용합니다. 이러한 상호 작용을 괴롭히는 것은 불가능한 작업처럼 보일 것입니다.
이제 미생물 학자들은 가능성이 거의없는 물리학에서 도움을 받았습니다. 새로운 실험은 위상 전이로 알려진 강력한 개념이 배에있는 박테리아로 구성된 복잡한 생태계와 같은 복잡한 생태계가 행동하는 방법을 예측할 수 있음을 시사합니다. 이 발견은 우리의 용기를 건강하게 유지하고 열대 우림 및 산호초와 같은 다른 복잡한 생태계를 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다.
“이것은 아름다운 작품입니다.
물리학의 위상 전이는 다음과 같이 작동합니다. 물 한 잔의 10 분자가 액체 또는 고체 인 경우, 금속의 수많은 원자가 자석으로 배열되는지 여부는 온도 및 압력과 같은 몇 가지 간단한 요인으로 제어됩니다. 1970 년대에 한 이론가들도 마찬가지로 두 가지 요인, 즉 종의 총 수와 종 간의 상호 작용 강도는 열대 우림의 수천 종과 같은 복잡한 살아있는 시스템이 안정적으로 유지 될지 여부를 예측할 수 있습니다.
.그러나 그러한 이론을 테스트하는 것은 어려운 일이었다. 자연 생태계에서 인구 규모 나 종간 상호 작용을 실험적으로 조작하는 방법이 없기 때문입니다. 시카고 대학교의 생태 학자 인 Seppe Kuehn은“라이온스가 얼룩말을 더 잘 먹게하는 손잡이가 없다”고 말했다.
이 문제를 해결하기 위해 MASSACHUSETTS Institute of Technology (MIT) 물리학 자 Jeff Gore와 그의 동료들은 실험실에서 맞춤형 생태계를 만들었습니다. 그들은 보스턴 지역 자연 보존의 토양에서 24 개의 박테리아 종을 퍼 내고 선충 장에서 24 개를 스 와이프했습니다. 그들은 플라스틱 우물에서 미생물을 함께 키우고 서로 다른 종이 서로 얼마나 크게 상호 작용했는지를 조작하기 위해 영양소의 농도를 증가 시켰습니다. 영양소가 많을수록 다른 종의 경쟁이 많을수록.
실험 생태계는 혼합 된 종의 수 또는 종 사이의 상호 작용의 강도가 증가함에 따라 3 개의 별개의 단계를 거쳤다. 처음에는 모든 종의 인구는 안정적으로 유지되었습니다. 그런 다음, 종의 수 또는 종 사이의 상호 작용이 특정 임계 값을 가로 지르면 시스템은 갑자기 일부 종이 죽기 시작한 새로운 단계에 들어갔다. 실험자들이 종을 계속 추가하고 영양소 수준을 높이면서 시스템은 세 번째 단계로 넘어 갔다.
MIT의 기계 공학 대학원생 인 Jiliang Hu는 말한다.
이 논문은 과학 에 오늘 출판 된이 논문 Kuehn은 말한다
이론가들은 고어 팀과 같은 변동이 많은 종의 종을 공존 할 수 있다고 오랫동안 의심해 왔습니다. 한 종의 인구가 낮은 수준으로 추락함에 따라 다른 사람이 성장할 공간을 만들 수 있기 때문입니다. 이 연구는“자연 공동체에서도 그러한 단계가 존재할 수 있기를 희망하는 이유를 제시한다”고 말했다. 왜냐하면 스탠포드 대학의 물리학자인 다니엘 피셔 (Daniel Fisher)는이 작품에 관여하지 않은 다니엘 피셔 (Daniel Fisher)는 말한다.
그러나 본질적으로 유기체는 복잡한 공간 구조와 Gore의 팀이 조사하지 않은 외부 영향을 가진 환경에 살고 있다고 Fisher는 지적했다. 예를 들어, 장은 서로 다른 지역으로 나뉘며 영양소, 화학 물질 및 물이 끊임없이 침수되고 있습니다. 피셔는 그러한 복잡성 때문에“[발견]이 현실 세계의 어떤 것과 관련이 있는지 여부는 공중에 크다”고 말합니다.
.그럼에도 불구 하고이 연구는“매우 중요한 단계”라고이 연구에 관여하지 않은 매디슨 위스콘신 대학교의 생화학자인 Ophelia Venturelli는 말합니다. 예를 들어, 사전은 연구자들이 건강을 유지하고 clostridium difficile 와 같은 병원체에 의한 인수에 저항 할 장내 박테리아의 혼합을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다. , 심한 설사와 통증, 심지어 사망을 유발할 수 있다고 그녀는 말합니다.
다음 단계로, Venturelli는 연구원들이 실험실 마우스의 내장 또는 다른 인공 생태계의 내장에서 미생물 상 전환을 문서화하기를 희망합니다. "Jeff의 팀이보다 현실적인 환경에서 발견 한 이러한 아이디어 중 일부를 테스트하게되어 매우 기쁩니다."
이 연구는 또한 박테리아 공동체가 항생제 내성을 개발할 가능성이 얼마나 될지 테스트하기위한 토대를 제공 할 수 있다고 Pinheiro는 말했다. 그녀는 미생물 생태계에서“패턴을 찾는 사실”은“많은 일에 영감을 줄 것”이라고 말합니다.
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