ฟองน้ำเป็นวิธีที่ง่ายมากในการใช้การแบ่งส่วนหลายระดับเพื่อส่งเสริมชุมชนจุลินทรีย์โดยรวม" Lingchong You กล่าว "บางทีนั่นอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมมันถึงเป็นสิ่งที่สกปรกจริงๆ โครงสร้างของฟองน้ำทำให้บ้านที่สมบูรณ์แบบสำหรับจุลินทรีย์
นักวิจัยรายงานว่าฟองน้ำในครัวของคุณเป็นศูนย์บ่มเพาะที่ดีกว่าสำหรับชุมชนแบคทีเรียที่หลากหลายกว่าจานเพาะเชื้อในห้องปฏิบัติการ
ไม่ใช่แค่เศษอาหารที่ติดอยู่เท่านั้นที่ทำให้ความอุดมสมบูรณ์ของจุลินทรีย์ที่รุมล้อมอย่างมีความสุขและมีประสิทธิผล แต่เป็นโครงสร้างของฟองน้ำเอง
“โครงสร้างของฟองน้ำเป็นเพียงบ้านที่สมบูรณ์แบบสำหรับจุลินทรีย์”
ในชุดการทดลอง นักวิจัยได้แสดงวิธีต่างๆ จุลินทรีย์ชนิดต่างๆ สามารถส่งผลกระทบต่อพลวัตของประชากรซึ่งกันและกันได้ขึ้นอยู่กับปัจจัยของสภาพแวดล้อมเชิงโครงสร้าง เช่น ความซับซ้อนและขนาด
แบคทีเรียบางชนิดเจริญเติบโตในชุมชนที่หลากหลายในขณะที่บางชนิดชอบอยู่โดดเดี่ยว และสภาพแวดล้อมทางกายภาพที่ช่วยให้ทั้งสองชนิดมีชีวิตที่ดีที่สุดจะนำไปสู่ระดับความหลากหลายทางชีวภาพที่แข็งแกร่งที่สุด ดินให้สภาพแวดล้อมแบบผสมที่เหมาะสมที่สุด ฟองน้ำในครัวของคุณก็เช่นกัน
แบคทีเรียสายพันธุ์ต่างๆ เหล่านี้ ซึ่งแต่ละชนิดได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เรืองแสงเป็นสีต่างๆ เพื่อให้นักวิจัยสามารถติดตามการเจริญเติบโตของพวกมันได้—กำลังเฟื่องฟูในความสามัคคีด้วยสภาพแวดล้อมที่มีโครงสร้างของพวกมัน (เครดิต: Andrea Weiss, Zach Holmes และ Yuanchi Ha)
ผู้รอดชีวิตจากชุมชนจุลินทรีย์
ผลการศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมเชิงโครงสร้างควรนำมาพิจารณาโดยอุตสาหกรรมที่ใช้แบคทีเรียเพื่อบรรลุภารกิจต่างๆ เช่น การทำความสะอาดมลภาวะหรือการผลิตผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ นักวิจัยกล่าว
Lingchong You ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ของ Duke University กล่าวว่า "แบคทีเรียก็เหมือนกับผู้คนที่อาศัยอยู่ผ่านโรคระบาด—บางตัวพบว่ามันแยกได้ยากในขณะที่คนอื่นๆ เจริญเติบโต"
"เราได้แสดงให้เห็นว่าในชุมชนที่ซับซ้อนซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ทั้งทางบวกและทางลบระหว่างสปีชีส์ มีการบูรณาการในระดับปานกลางที่จะเพิ่มการอยู่ร่วมกันโดยรวมได้มากที่สุด"
ชุมชนจุลินทรีย์ผสมกันในระดับที่แตกต่างกันไปทั่วทั้งธรรมชาติ ดินมีซอกและซอกเล็ก ๆ มากมายสำหรับประชากรที่แตกต่างกันให้เติบโตโดยไม่ต้องมีปฏิสัมพันธ์กับเพื่อนบ้านมากนัก อาจกล่าวได้เช่นเดียวกันสำหรับหยดน้ำแต่ละหยดบนยอดใบ
แต่เมื่อมนุษย์เอาแบคทีเรียหลายสายพันธุ์มารวมกันเป็นก้อนที่ไม่มีโครงสร้างเพื่อผลิตสินค้า เช่น แอลกอฮอล์ เชื้อเพลิงชีวภาพและยารักษาโรค มักจะอยู่บนจานหรือแม้แต่ถังขนาดใหญ่ ในการทดลอง คุณและเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าเหตุใดความพยายามทางอุตสาหกรรมเหล่านี้จึงควรเริ่มใช้แนวทางเชิงโครงสร้างเพื่อความพยายามในการผลิต
นักวิจัยได้บาร์โค้ดประมาณ 80 สายพันธุ์ที่แตกต่างกันของ E. coli เพื่อติดตามการเติบโตของประชากร จากนั้นจึงผสมแบคทีเรียในรูปแบบต่างๆ บนเพลทสำหรับการเจริญเติบโตในห้องปฏิบัติการด้วยพื้นที่ใช้สอยที่หลากหลาย ตั้งแต่หลุมขนาดใหญ่ 1,536 หลุมไปจนถึง XNUMX หลุมขนาดเล็ก
สภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงกับบ่อน้ำขนาดใหญ่ซึ่งจุลินทรีย์สามารถผสมกันได้อย่างอิสระ ในขณะที่บ่อน้ำขนาดเล็กเลียนแบบพื้นที่ที่สายพันธุ์สามารถเก็บไว้ได้เอง
"การแบ่งส่วนเล็ก ๆ ทำร้ายสายพันธุ์ที่ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์กับสายพันธุ์อื่น ๆ เพื่อความอยู่รอด ในขณะที่การแบ่งส่วนขนาดใหญ่จะกำจัดสมาชิกที่ประสบปัญหาจากปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ (ผู้โดดเดี่ยว)" คุณกล่าว "แต่การแบ่งส่วนระดับกลางทำให้ผู้รอดชีวิตมีความหลากหลายสูงสุดในชุมชนจุลินทรีย์"
ฟองน้ำทำครัว: บ้านแสนสบายสำหรับจุลินทรีย์
ผลลัพธ์ที่ได้จะสร้างกรอบการทำงานสำหรับนักวิจัยที่ทำงานร่วมกับชุมชนแบคทีเรียที่หลากหลายเพื่อเริ่มต้นการทดสอบว่าสภาพแวดล้อมเชิงโครงสร้างใดที่อาจทำงานได้ดีที่สุดสำหรับการแสวงหาของพวกเขา คุณกล่าว พวกเขายังชี้ให้เห็นว่าทำไมฟองน้ำในครัวจึงมีประโยชน์ ที่อยู่อาศัย สำหรับจุลินทรีย์ โดยเลียนแบบระดับการแยกตัวที่แตกต่างกันที่พบในดินที่สมบูรณ์ โดยให้ชั้นการแยกชั้นต่างๆ รวมกับพื้นที่ส่วนกลางขนาดต่างๆ
เพื่อพิสูจน์ประเด็นนี้ นักวิจัยยังได้ทดลองกับแถบฟองน้ำสำหรับใช้ในครัวเรือนทั่วไป ผลการวิจัยพบว่ามันเป็นศูนย์บ่มเพาะความหลากหลายของจุลินทรีย์ได้ดีกว่าอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการใดๆ ที่พวกเขาทดสอบ
"ผลปรากฎว่าฟองน้ำเป็นวิธีที่ง่ายมากในการใช้การแบ่งส่วนหลายระดับเพื่อปรับปรุงชุมชนจุลินทรีย์โดยรวม" คุณกล่าว “บางทีนั่นอาจเป็นสาเหตุว่าทำไมมันถึงเป็นสิ่งที่สกปรกจริงๆ—โครงสร้างของฟองน้ำก็สร้างบ้านที่สมบูรณ์แบบสำหรับจุลินทรีย์ได้”
ผลลัพธ์ปรากฏใน ชีววิทยาเคมีธรรมชาติ.
เกี่ยวกับผู้เขียน
สถาบันสุขภาพแห่งชาติ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ สำนักงานวิจัยกองทัพเรือ และสำนักงานวิจัยกองทัพบก เป็นผู้ให้ทุนสนับสนุนงานนี้
ที่มา: มหาวิทยาลัยดุ๊ก
