Stochastisches Modell, um zu erklären, mikrobiom-Zusammensetzung
Alle Lebewesen-von den einfachsten tierischen und pflanzlichen Organismen auf den menschlichen Körper — Leben Sie eng zusammen mit einer enormen fülle von mikrobiellen Symbionten, die besiedeln die Innenseiten und Außenseiten von deren Gewebe. Die funktionale Zusammenarbeit von Wirt und Mikroorganismen, die Wissenschaftler nennen das einen metaorganism, hat erst vor kurzem in den Fokus der life-science-Forschung. Heute wissen wir, dass wir Sie nur verstehen viele die Prozesse des Lebens im Zusammenhang mit den Wechselwirkungen zwischen Organismus und Symbionten. Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1182 „Ursprung und Funktion der Metaorganisms“ an der Universität Kiel (CAU) zielt darauf ab, zu verstehen, die Kommunikation und die funktionellen Konsequenzen der Wirt-Mikroben-Beziehungen.
Eine Schlüsselfrage für die Forscher des SFB 1182 ist, wie die Zusammensetzung des Organismus das mikrobiom bildet im Verlauf seiner individuellen Entwicklung. Es ist noch unklar, ob die mikrobielle Gemeinschaft Zusammensetzung ist mehr, regiert von einem funktionalen Prozess der Auswahl oder, wenn zufällige Prozesse Dominieren. Um zu untersuchen, die mikrobiom-Zusammensetzung, die ein Forschungsteam von der CAU s CRC 1182 und der Max-Planck-Institut für Evolutionäre Biologie in Plön (MPI-EB) hat nun angewendet, die Theorie der sogenannten „neutralen metaorganism“, um ein ganzes Spektrum von Modell-Organismen, die von sehr einfachen Lebewesen komplexe wirbeltiere. Die Wissenschaftler aus Kiel und Plön veröffentlichten Ihre Ergebnisse gestern in der Zeitschrift PLOS Biology.
Das null-Modell der evolutions-Theorie
Theoretische Modelle bieten eine Möglichkeit, um die hoch komplexen, individuellen mikrobiom-Zusammensetzung überschaubar. Ein grundlegendes Modell in der evolutionären Forschung ist die so genannte neutral-null-Modell. Diese wird verwendet, um vorherzusagen, wie sich die Populationen entwickeln würde, ohne Selektionsdruck zu löschen. Das research-team bei der CRC-1182 hat nun dieses Modell, um mehrere Modell-Organismen von Fadenwürmern zu Haus, Mäuse und verglichen die Vorhersagen mit den experimentell gewonnenen Daten. „Theorie und experimentellen Daten passen erstaunlich gut für viele Organismen. Die prognostizierte Zusammensetzung der Haus-Maus, zum Beispiel, ist in der tatsächlichen mikrobiellen Lebensgemeinschaft“, resümiert Dr. Michael Sieber, wissenschaftliche Mitarbeiterin am MPI-EB und Mitglied des SFB 1182. „t ist möglich, die Auswahl spielt eine geringere Rolle in der mikrobiom-Zusammensetzung, als wir bisher angenommen ist, während dies bedeutet nicht, dass das mikrobiom hat keine wichtigen Funktionen für den Organismus, es könnte ein Indiz sein, dass viele unterschiedliche Zusammensetzung des mikrobiom durchführen können diese Funktionen ebenso gut. Und die spezifische Zusammensetzung tatsächlich Formen in einem einzigen Organismus wird dann getrieben durch die chance.“
Eine Karte für die weitere exploration des mikrobiom
Die Forscher haben feststellen, dass einige signifikante Abweichungen zwischen der neutral-Modell und der realen Zusammensetzung des mikrobiom, jedoch. Zum Beispiel, einzelne Bakterien-Spezies in der Maus, die nicht mit der neutralen Prognose. Und der mikrobiellen Artenzusammensetzung des Caenorhabditis elegans thread Wurm nicht mit dem neutralen Modell überhaupt.
„Wir gehen davon aus, dass diese Abweichungen zwischen Modell und Realität, könnte auf bestimmte Funktionen bestimmte Mikroorganismen,“ Sieber betonte. Untersuchung der systematischen Abweichungen von der neutral-Modells birgt daher das Potenzial, entdecken Sie die wichtigsten Funktionen von bestimmten Bakterien-Arten innerhalb der mikrobiom.
Erste Erklärungen für die Abweichungen von der neutralen Modell schon diskutiert. Einige nicht-neutral Bakterien in der Maus mikrobiom, zum Beispiel, sind beteiligt an der Verdauung und kann Ihre Anwesenheit ist daher das Ergebnis eines gezielten Auswahlprozesses. Auf der anderen Seite, Caenorhabditis elegans, mit seiner sehr schnellen Generationswechsel, vielleicht nicht lange genug Leben, um zu entwickeln, ein stabiles, vor allem Neutrale Zusammensetzung des mikrobiom. „Das Modell der neutralen metaorganism bietet daher eine wichtige theoretische Grundlage für weitere funktionelle Analysen der mikrobiom-Kompositionen, die über das gesamte Spektrum des Modell-Organismen untersucht in unserem Sonderforschungsbereich“, sagte CRC-1182 Sprecher Prof. Thomas Bosch.