Η μελέτη προσφέρει μοντέλο για την πρόβλεψη του τρόπου με τον οποίο τα μικροβιώματα μπορεί να ανταποκριθούν στην αλλαγή
Τα μικροβιώματα είναι γνωστό ότι διαδραματίζουν σημαντικούς ρόλους σε πολλές πτυχές της υγείας και των ασθενειών και μπορούν να επηρεαστούν έντονα από μεταβλητές όπως η διατροφή, τα φάρμακα και το φυσικό στρες.
Το μοντέλο περιγράφεται σε ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε τον Μάρτιο του 2022 στο περιοδικό Ecology &Evolution_. Είναι το πρώτο τέτοιο μοντέλο που θα αναπτυχθεί για τις λεγόμενες "δυναμικές δομημένες οικολογικές κοινότητες", μια κατηγορία που περιλαμβάνει μικροβιώματα.
«Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα μικροβιώματα ανταποκρίνονται στην αλλαγή θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες ιδέες για τη θεραπεία των ασθενειών που σχετίζονται με τα μικροβιώματα, όπως η ασθένεια του Crohn, το σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου και η περιοδοντίτιδα», δήλωσε ο Christopher Tarnita, Διδακτορικός Καθηγητής Οικολογίας &Εξέλιξης και το Κολλέγιο στο Uchicago και ο ανώτερος συγγραφέας του χαρτιού.
Το μοντέλο αναπτύχθηκε σε συνεργασία με ερευνητές στο Imperial College London και στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.
Μια νέα προσέγγιση
Τα περισσότερα μαθηματικά μοντέλα της μικροβιακής κοινοτικής δυναμικής δεν λαμβάνουν υπόψη τη δομή της κοινότητας, ειδικότερα, τη διαίρεση των πόρων μεταξύ διαφορετικών ομάδων.
Ωστόσο, δήλωσε η Tarnita, η δομή διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο οι κοινότητες ανταποκρίνονται στις αλλαγές.
Το μοντέλο που ανέπτυξε η ομάδα έχει τις ρίζες της στη θεωρία του ανταγωνισμού, η οποία λέει ότι, δεδομένου ότι οι σταθεροί πόροι, το είδος με το χαμηλότερο όριο πόρων θα οδηγήσει τελικά σε όλους τους άλλους.
Οι ερευνητές πρόσθεσαν μια άλλη ρυτίδα στη θεωρία του ανταγωνισμού, αντανακλώντας ότι σε πραγματικές ρυθμίσεις ορισμένα είδη μπορεί να έχουν ευκολότερο χρόνο πρόσβασης σε ορισμένους πόρους από άλλους, επειδή είναι σε θέση να εκμεταλλευτούν τους πόρους αυτούς πιο αποτελεσματικά ή επειδή έχουν τους πόρους σε υψηλότερη αφθονία στην άμεση περιοχή τους.
προβλέψεις δοκιμών
Η ομάδα εξέτασε το μοντέλο εκτελώντας προσομοιώσεις στις οποίες οι κοινότητες χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, μία από τις οποίες είχε ευκολότερη πρόσβαση σε πόρους, με βάση τα δεδομένα πραγματικού κόσμου των ειδών σε διαφορετικά περιβάλλοντα.
Σύμφωνα με τις προσδοκίες τους, οι προσομοιώσεις αποκάλυψαν ότι η ομάδα που είχε την ευκολότερη πρόσβαση σε πόρους αυξήθηκε σε αφθονία και ανέλαβε την πλειονότητα της κοινοτικής βιομάζας, εις βάρος της άλλης ομάδας.
Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης τις προβλέψεις του μοντέλου χρησιμοποιώντας σύνολα δεδομένων πραγματικού κόσμου των μικροβιακών κοινοτήτων από το ανθρώπινο έντερο και την στοματική κοιλότητα.
Αυτές οι δοκιμές έδειξαν ότι το μοντέλο θα μπορούσε να παράσχει ακριβείς προβλέψεις σχετικά με τη μακιγιάζ μιας μικροβιακής κοινότητας μετά από διακοπή - δηλαδή μετά την εισαγωγή ενός νέου είδους, την απομάκρυνση ενός είδους ή μια αλλαγή στην αφθονία ενός βασικού πόρου.
Συνέπειες για την ανθρώπινη υγεία
Η Tarnita δήλωσε ότι τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να αναπτύξουν νέες στρατηγικές για τον χειρισμό των μικροβιομέτρων για την προώθηση της ανθρώπινης υγείας.
Για παράδειγμα, το μοντέλο θα μπορούσε να βοηθήσει στον εντοπισμό των μικροβίων που θα μπορούσαν να εισαχθούν στο έντερο για να προωθήσουν την πεπτική υγεία ή να μειώσουν τη φλεγμονή.
"Μια βασική εικόνα από το μοντέλο μας είναι ότι εάν στοχεύσετε ένα μικρό αριθμό ειδών που έχουν την ευκολότερη πρόσβαση σε πόρους, θα μπορούσατε ενδεχομένως να οδηγήσετε μεγάλες μετατοπίσεις στη συνολική σύνθεση της κοινότητας", δήλωσε. "Το μοντέλο μας θα μπορούσε να βοηθήσει στον εντοπισμό αυτών των βασικών στόχων".
