Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали компьютерную платформу MetaBiome, которая моделирует поведение различных видов кишечных бактерий во времени. Это позволяет впервые заглянуть внутрь микромира и проследить, как бактерии растут, взаимодействуют и приспосабливаются к изменениям окружающей среды. Работа опубликована в журнале mSystems.
Микроорганизмы, живущие в нашем кишечнике, играют ключевую роль в пищеварении, иммунитете и защите от болезней. Они образуют сложные скопления — биопленки — вдоль кишечной стенки, но до сих пор ученым было трудно понять, как именно эти микроскопические сообщества функционируют.
«Теперь мы можем видеть, как бактерии сотрудничают или конкурируют, как формируют устойчивые сообщества, и как эти сообщества реагируют на стрессы», — объяснил руководитель исследования, профессор Мохаммад Мофрад.
Модель представляет собой виртуальный кишечник, в котором бактерии действуют как жители города: они делятся ресурсами, вытесняют конкурентов и даже строят «дружественные альянсы».
Симуляции показали, что сотрудничество между микробами повышает устойчивость сообщества и помогает защищать организм от вредных бактерий. Особенно важным оказался не только состав бактерий, но и их пространственное расположение — хорошо перемешанные сообщества оказались надежнее и полезнее для организма, чем изолированные и конфликтующие.
Это открытие может изменить подходы к лечению воспалительных заболеваний кишечника, усилить эффективность трансплантации микрофлоры и дать новые способы борьбы с устойчивыми к антибиотикам инфекциями.
По словам Мофрада, изучая «социальные законы» микробной жизни, мы приближаемся к возможностям тонко настраивать наш микробиом — а значит, управлять здоровьем изнутри.
Ранее ученые научились предсказывать возраст начала болезни Альцгеймера.
