Una spugna è un modo molto semplice per implementare la porzionatura multilivello per migliorare la comunità microbica complessiva", afferma Lingchong You. "Forse è per questo che è una cosa davvero sporca: la struttura di una spugna è semplicemente una casa perfetta per i microbi.

La tua spugna da cucina è un'incubatrice migliore per diverse comunità batteriche rispetto a una capsula Petri da laboratorio, riferiscono i ricercatori.

Non sono solo gli avanzi intrappolati a rendere la cornucopia di microbi che brulicano così felice e produttiva, è la struttura della spugna stessa.

"La struttura di una spugna è semplicemente una casa perfetta per i microbi."

In una serie di esperimenti, i ricercatori mostrano quanto sia vario specie microbiche possono influenzare reciprocamente le dinamiche della popolazione a seconda di fattori del loro ambiente strutturale come la complessità e le dimensioni.

Alcuni batteri prosperano in una comunità diversificata mentre altri preferiscono un'esistenza solitaria. E un ambiente fisico che consente a entrambi i tipi di vivere le loro vite migliori porta ai livelli più elevati di biodiversità. Il suolo fornisce questo tipo di ambiente abitativo misto ottimale, così come la tua spugna da cucina.

Queste diverse specie di batteri, ciascuna progettata per brillare di un colore diverso in modo che i ricercatori possano monitorare la loro crescita, prosperano in armonia l'una con l'altra grazie al loro ambiente strutturato. (Credit: Andrea Weiss, Zach Holmes e Yuanchi Ha)

Sopravvissute alla comunità microbica

I risultati del nuovo studio suggeriscono che gli ambienti strutturali dovrebbero essere presi in considerazione dalle industrie che utilizzano i batteri per svolgere compiti come la pulizia dell'inquinamento o la produzione di prodotti commerciali, affermano i ricercatori.

"I batteri sono proprio come le persone che vivono la pandemia: alcuni trovano difficile essere isolati mentre altri prosperano", afferma Lingchong You, professore di ingegneria biomedica alla Duke University.

"Abbiamo dimostrato che in una comunità complessa che ha interazioni sia positive che negative tra le specie, c'è una quantità intermedia di integrazione che massimizzerà la sua coesistenza complessiva".

Le comunità microbiche si mescolano in varia misura in tutta la natura. Il suolo fornisce molti angoli e fessure per la crescita di diverse popolazioni senza molta interazione da parte dei loro vicini. Lo stesso si può dire per le singole goccioline d'acqua sulla sommità delle foglie.

Ma quando gli esseri umani mettono insieme molte specie batteriche in una massa priva di struttura per produrre beni come l'alcol, biocarburantee i farmaci, di solito è su un piatto o anche su una grande vasca. Nei loro esperimenti, tu e i colleghi mostrate perché questi sforzi industriali possono essere saggi per iniziare ad adottare un approccio strutturale ai loro sforzi di produzione.

I ricercatori hanno codificato a barre circa 80 diversi ceppi di E. coli in modo che potessero monitorare la crescita della loro popolazione. Quindi hanno mescolato i batteri in varie combinazioni su piastre di crescita di laboratorio con un'ampia varietà di potenziali spazi di vita che vanno da sei grandi pozzi a 1,536 minuscoli pozzi.

I grandi pozzi si avvicinavano agli ambienti in cui le specie microbiche possono mescolarsi liberamente, mentre i piccoli pozzi imitavano gli spazi in cui le specie potevano trattenersi.

"Il piccolo porzionamento ha davvero danneggiato le specie che dipendono dalle interazioni con altre specie per sopravvivere, mentre il grande porzionamento ha eliminato i membri che soffrono di queste interazioni (i solitari)", dice You. "Ma la porzionatura intermedia ha consentito la massima diversità di sopravvissuti nella comunità microbica".

Spugne da cucina: una casa accogliente per i microbi

I risultati creano un quadro per i ricercatori che lavorano con diverse comunità batteriche per iniziare a testare quali ambienti strutturali potrebbero funzionare meglio per le loro attività, afferma You. Indicano anche perché una spugna da cucina è così utile habitat per i microbi. Imita i diversi gradi di separazione che si trovano in un terreno sano, fornendo diversi strati di separazione combinati con diverse dimensioni degli spazi comuni.

Per dimostrare questo punto, i ricercatori hanno anche condotto il loro esperimento con una striscia di normale spugna domestica. I risultati hanno mostrato che è un'incubatrice della diversità microbica ancora migliore di qualsiasi altra attrezzatura di laboratorio che hanno testato.

"A quanto pare, una spugna è un modo molto semplice per implementare la porzionatura multilivello per migliorare la comunità microbica complessiva", afferma You. "Forse è per questo che è una cosa davvero sporca: la struttura di una spugna è semplicemente una casa perfetta per i microbi".

I risultati appaiono in Biologia chimica della natura.

Informazioni sugli autori

Il lavoro è stato finanziato dal National Institutes of Health, dalla National Science Foundation, dall'Office of Naval Research e dall'Army Research Office.

Fonte: Duke University