所有多细胞生物都被数量难以想象的微生物所殖民,并且从一开始就与这些微生物共生体一起进化。天然微生物组,即生活在体内和体表的全部细菌、病毒和真菌,对于整个有机体至关重要:例如,它支持营养物质的吸收,抵御病原体,还可能参与严重疾病的发展。研究人员使用所谓的模型系统来揭示宿主生物体和微生物之间高度复杂的相互作用,包括例如可以在实验室中轻松研究的动物和植物物种,以及特定的、简化的定殖微生物选择。
基尔大学的一个研究团队与加州大学伯克利分校和休斯顿贝勒医学院等国际专家合作,现已开发出一种新型、改进的微生物组模型系统研究,即所谓的“秀丽隐杆线虫微生物组资源”(CeMbio)。它基于一组 12 种细菌,这些细菌代表线虫微生物群的自然组成。该资源将允许在各种研究领域进行更现实的微生物组研究,从而利用线虫秀丽隐杆线虫作为微生物组研究的实验系统。基尔大学 Hinrich Schulenburg 教授领导的进化生态学和遗传学小组以及 Christoph Kaleta 教授领导的医疗系统生物学小组的研究小组最近在科学期刊G3:Genes Genomes Genetics上介绍了 CeMbio 资源及其主要特征。
近乎天然的线虫微生物组
CeMbio 项目的起点是基尔研究人员之前的工作,他们首次确定了线虫秀丽隐杆线虫的自然相关细菌群落,该群落通常在无菌条件下进行研究。这使他们能够研究自然微生物组对线虫生命功能和健康的影响。当时完整鉴定的线虫微生物组的组成被缩小到十二种有代表性的细菌种类。科学家们用它们进行线虫的定植实验。“我们将这些细菌在纯培养物和混合培养物中单独转移到无菌蠕虫中,然后观察它们的生长,”第一作者、舒伦堡小组前成员菲利普·德克森博士指出。“这样,
在工作的第二部分中,科学家们利用微生物组中存在的所有生物体的全基因组序列来重建细菌的代谢网络和代谢能力。利用生物信息学方法,他们能够预测哪些代谢产物可以在宿主和微生物组之间交换。总的来说,他们因此为详细研究秀丽隐杆线虫宿主-细菌相互作用的现实微生物组模型奠定了基础。