-Strategie schützt die Bakterien aus ungünstigen Bedingungen - Die Diversifizierung ist eine Strategie, stärkt Gruppen aller Art - Von Wäldern in Frage gestellt mit Umwelt-Stress zu Börse Portfolios in unsicheren Zeiten. Ergebnisse von der Universität von Iowa Forscher zeigen, dass sogar Bakterien gelernt haben, dieses wichtige Lektion.
Wenn krankheitsverursachenden Bakterien montieren in Gemeinden bekannt als Biofilme, die einzelnen Bakterien rasch zu diversifizieren. Dies Vielfalt erhöht die Fähigkeiten der Gruppe und stellt eine Form der "biologischen Versicherung", die schützt die Organismen von ungünstigen Bedingungen. Die Ergebnisse erscheint der Woche vom 15. November in den Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
In den letzten Jahren, Forscher haben herausgefunden, dass Bakterien in Biofilmen leben sind verantwortlich für viele chronische menschlichen Infektionen wie z. B. Mukoviszidose Lungen-Infektionen, Herz-Ventil-Infektionen, und Wundinfektionen bei Menschen mit Diabetes. In Biofilme, Organismen leben Cluster zusammen, verkleidet in ein selbst produziertes Schleim.
"Biofilm-Infektionen sind ein großes medizinisches Problem, und ein Schwerpunkt unserer Labor ist zu verstehen, warum die Biofilm Lebensstil macht Bakterien so schwer auszurotten ", sagte Pradeep Singh, MD, Assistant Professor für Innere Medizin und Mikrobiologie in die UI Roy J. und Lucille A. Carver College of Medicine und die Studie des Principal Investigators.
Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass das Leben in Gruppen gibt den Bakterien Eigenschaften sie haben nicht als Individuen, einschließlich erhöhter Toleranz gegenüber Antibiotika. Die neuen Ergebnisse legen nahe, Biofilm Wachstum Mai einen weiteren wichtigen Vorteil.
Mit Hilfe eines Labor-Modell, das UI-Team stellte fest, dass, wenn Biofilm Gemeinden wurden mit einem kleinen Anzahl von gleichartigen Bakterien, ein bemerkenswert hohes Maß an Vielfalt entwickelt sich rasch in der Bevölkerung.
"Nach nur ein paar Tage von Biofilm Wachstum, die Bakterien in ihren vielfältigen ernährungsphysiologischen Anforderungen, die Fähigkeit zu schwimmen, Kapazitäten für die Verbreitung, Herstellung von Schutz-Stoffe, wie auch in anderen Züge ", sagte Matt Thoendel, ein UI medizinische und Doktoranden, die an den Arbeiten.
"Das war sehr überraschend", sagte Blaise Bälle, UI-Graduate-Student und einer der Autoren der Studie. "Noch mehr faszinierende war, dass die Diversifizierung war nur generiert, wenn die Bakterien montiert in Gemeinden. "
Diese Feststellung führte die Forscher zu ziehen Parallelen zu anderen biologischen Gemeinschaften, in denen Vielfalt wurde untersucht.
"Es ist allgemein bekannt, dass Vielfalt kann die Funktionsweise der vielen Arten von Gemeinden", sagte Singh, der auch ein Arzt und Forscher mit dem Department of Veterans Affairs Iowa City Health Care System. "Diese Idee ist bekannt als die "Versicherungs-Hypothese ', und er sagt voraus, dass Vielfalt wird die Gemeinschaft Funktionieren, weil die Wahrscheinlichkeit erhöht wird dass einige Teilgesamtheit wird gedeihen, wie die Umweltbedingungen ändern. "
Die Versicherung Hypothese Federn aus Beobachtungen in natürlichen Ökosystemen. Zum Beispiel, Wälder, der sich aus verschiedenen Arten sind viel mehr resistent gegen Trockenheit oder Insekt-Angriff als denjenigen, in denen eine einzige Art dominiert.
"Wir fragten sich, wenn die Vielfalt in Biofilmen könnte ähnliche Auswirkungen haben könnten", sagte Bälle. "Um zu testen, haben wir genetisch Engineered Bakterien, so dass sie nicht in der Lage waren zu diversifizieren. Genauso wie die Versicherungs-Hypothese vorausgesagt, Sperrung Diversifizierung geschwächt des Biofilms Gemeinden "
"Diese Feststellung wirft die faszinierende Möglichkeit, dass Bakterien Mai haben sich Mechanismen zur Herstellung von Vielfalt, wenn sie Sinne sind sie Teil einer Gruppe, "sagte Singh.
Die Ergebnisse der Studie können auch Aufschluss darüber, warum chronische Infektionen, die durch Biofilme sind so schwer zu vernichten.
"Wenn diese Art von Diversifizierung tritt in der Human-Infektionen, es könnte drastisch erhöhen die Fähigkeit der infizieren Bakterien ", sagte Singh." Anstelle von Klonen mit festgelegten Funktionen, viele unterschiedliche Sub-Populationen von Bakterien Mai gibt es in ein Infektion, und jedes Mai haben unterschiedliche Stärken. "
Verstehen, wie Vielfalt in Biofilmen kann dazu führen, Strategien zu blockieren diese Generation der Vielfalt und der letztlich die Biofilme anfällig für Behandlungen.
Die Finanzierung für die Studie, die Unterstützung seitens der Cystic Fibrosis Foundation und der National Institutes of Health.
University of Iowa Health Care beschreibt die Partnerschaft zwischen der UI Roy J. und Lucille A. Carver College of Medicine und UI Krankenhäuser und Kliniken und die Patienten-Versorgung, medizinische Bildung und Forschung Programmen und Dienstleistungen, die sie bieten. Besuchen Sie UI Health Care online unter http://www.uihealthcare.com.
Bilder / Fotos:
Pradeep Singh: http://www.int-med.uiowa.edu/Divisions/Pulmonary/Directory/PradeepSingh.html Blaise Bälle: Antrag ein elektronische Foto aus becky-soglin@uiowa.edu. Biofilm Bilder: Mai verfügbar sein; Kontakt: becky-soglin@uiowa.edu.
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