co je mikrobiom?
mikrobiomu je společenství mikroorganismů—jako jsou bakterie, archaea, houby, stejně jako viry, které obývají ekosystém nebo organismu., Mikroorganismy ovládnout všechny ostatní život všude vědci podívali, včetně lidského těla, Země, půdy a sedimentů, oceány a čerstvé vodní cesty, atmosféru a dokonce i extrémní prostředí, jako jsou hydrotermální průduchy a subglaciální jezera. Vědci také používají termín mikrobiom, aby odkazovali na všechny tyto geny spojené s těmito životními formami.
mikrobiomy mají několik společných věcí. Jejich obyvatelé jsou hojní a různorodí, liší se od místa k místu a dokonce od člověka k člověku. Jsou také dynamické, mění se v reakci na faktory, jako je strava nebo klima., Nakonec jsou propojeny se svým hostitelem a zabývají se vztahem, který je často prospěšný, dokonce nezbytný jak pro hostitele, tak pro jejich rezidentní mikroorganismy.
vědci právě začínají studovat mikrobiomy systematickým způsobem. Snaží se pochopit, co dělá zdravé mikrobiomu, včetně toho, jaké mikroorganismy jsou přítomny a co ty mikroby dělají, stejně jako, jak microbiomes v průběhu času měnit, jak se takové společenství zůstat vyrovnaný, a jak se změny microbiomes dopad na lidské zdraví nebo životní prostředí., Mikrobiomový výzkum je dokonce důležitý pro průzkum vesmíru a planetární vědu. Pochopení mikroorganismů zde na zemi, zejména těch, které obývají extrémní prostředí, nám může pomoci pochopit potenciál alternativních forem života a hledat život na jiných planetách. Mohou nám také pomoci kolonizovat jiné planety tím, že nám pomohou vytvořit prostředí podobné Zemi, přátelské k lidem daleko, daleko.
kde existují mikrobiomy?,
Human Microbiome
Tam jsou oba obrovské podobnosti a rozdíly mezi bakteriální druhy, které převládají v různých místech na lidském těle. Barvy představují různé phyla a rodiny bakterií. (Kredit: Darryl Leja, NHGRI)
human microbiome je sbírka biliony mikroby žijící v lidském těle. Skládá se z asi tisíce různých bakteriálních druhů, které se nacházejí v ústech, střevech a pochvě a na kůži., Tyto mikroby a geny, které vyjadřují, z nás činí „superorganismus“ složený z lidských a mikrobiálních buněk. (Odhaduje se, že jedna osoba je mikrobiomu může obsahovat tolik jako 8,000,000 genů, kromě 20.000 až 25.000, že náš genom obsahuje odhadem.) Mikrobiom se velmi liší mezi různými místy těla. Ostatně rozdíly mezi osobou, střevní a ústní mikroby byly přirovnal k rozdílům mezi mikrobů v půdě a oceánech.
začneme sbírat mikroby, když se narodíme., Tento proces pokračuje v průběhu příštích tří let života, dokud jsme vyvinuli zralý mikrobiom. Výsledky nejsou náhodné: human microbiome se skládá ze specifické druhy mikroorganismů, které se vzájemně doplňují a jejich host, plní funkce, které jsou nezbytné pro život. Například některé střevní bakterie syntetizují vitamíny a neurochemikálie; jiné pomáhají trávení a posilují imunitní systém; někteří mohou dokonce vést vývoj mozku. Ačkoli mikrobiom každého je podobný, liší se od jednoho jednotlivce k druhému., Vědci se stále snaží vysvětlit, jak tato mikrobiální rozmanitost vzniká, ale je pravděpodobně ovlivněna faktory, včetně stravy, životního prostředí, genetiky hostitele a vystavení mikrobům na začátku života.
vědci pokračují ve studiu identit a aktivit našich mikrobiálních cestujících a spojení mezi lidským mikrobiomem, zdravím a nemocemi. Jejich konečným cílem je pochopit, co představuje zdravý lidský mikrobiální ekosystém, a poté vyvinout způsoby, jak ho udržet zdravý a v případě potřeby jej opravit.,
Od roku 2005, alespoň osm programů byly stanoveny pro studium lidského mikrobiomu, včetně NÁS Human Microbiome Project, Kanadské Mikrobiomu Iniciativy, MetaHIT (EU a Čína) a Lidské Metagenome Konsorcium v Japonsku.
Země Mikrobiomu
Odhady půdní mikrobiální sčítání vyšší než 40.000 druhů na gram.
zemské půdy a sedimenty také hostují mikrobiální komunity., Rozmanitost v těchto podzemních stanovištích je nesmírně vysoká, přičemž odhady sčítání půdních mikrobů přesahují 40 000 druhů na gram. V půdě, vědci zjistili, že mikrobi jsou zásadní pro podporu života rostlin, zprostředkování příjmu a vstup živin do potravinového řetězce, cyklistika uhlíku a dusíku, odbourávání škodlivin a mnohem více. Jejich chápání půdního mikrobiomu však zaostává za lidským mikrobiomem, částečně kvůli jeho rozlehlosti a složitosti., Hrst rozsáhlé koordinované snahy jsou v plném proudu, které charakterizují půdní mikrobiomu, včetně Země Microbiome Project, TerraGenome, Brazilský Microbiome Project, Čína Půdy Mikrobiomu Iniciativy, EcoFINDERS a MicroBlitz. Konečným cílem je předpovědět, jak mikrobiální komunity budou reagovat na podmínky prostředí, jako jsou sucha, a řídit tyto komunity, aby se zlepšily výnosy, nutriční obsah nebo kapacita skladování uhlíku rostlin.,
Oceánu Mikrobiomu
Oceány pokrývají asi 70% povrchu planety, ale jsme teprve na začátku znát jejich mikrobiální obyvatel a to, co dělají pro nás a pro planetu. Společně, extrémně malé organismy, nebo „nanoplankton“, které provádějí tyto základní služby, tvoří “ nanobiome.“Tyto malé mikroby jsou vysoce specializované a optimalizované pro své prostředí, kde poskytují energii a chemické stavební kameny větším formám života. Produkují také polovinu kyslíku, který dýcháme, a recyklují přibližně stejný podíl oxidu uhličitého z atmosféry., Odstraňují také většinu metanu ze světových oceánů. Výzkumné plavby, jako jsou Tara Oceans a Global Ocean Sampling Expedition začaly vzorku, sekvence a analyzovat oceánu mikrobiomu, z osluněného povrchu vody, které jsou smíšené větrem na temné hluboké vrstvy, které poměrně nevzrušeně. Vědci se snaží pochopit, jak oceánský mikrobiom udržuje svou rovnováhu za takových podmínek.
atmosférický mikrobiom
i atmosféra má mikrobiom, i když je obtížné vzorek a studium., Je jasné, že mikroby v atmosféře jsou všude, liší se od místa k místu a mohou zůstat pozastaveny po celé týdny. Atmosféra přenese tyto mikroby, a to buď volně, nebo připojen na částice jako je prach, po celém světě, jev, který může mít vliv zemědělství, infekční onemocnění, lidské zdraví, mraky, srážek a vody.
jaká je souvislost mezi mikrobiomy, zdravím a nemocemi?,
Jak vědci začínají chápat, co znamená zdravý mikrobiomu, oni jsou také učí, jak nerovnováhu v mikrobiální komunity mohou způsobit onemocnění—a jak obnovit rovnováhu jako prostředek léčby. Existují silné asociace mezi lidským střevním mikrobiomem a stavy včetně obezity, diabetu typu 2, cirhózy, revmatoidní artritidy a zánětlivého onemocnění střev. Vědci již obnovili“ normální “ lidský střevní mikrobiom pomocí fekálních transplantací k léčbě recidivujících infekcí bakterií Clostridium difficile., Stále existují další asociace mezi střevním mikrobiomem a poruchami, včetně úzkosti, deprese a autismu, které vědci stále zkoumají. Hlavním cílem výzkum mikrobiomu je přesunout výzkum mikrobiomu z korelace se příčinné souvislosti a odhalit mechanismy, které mikroorganismy ovlivňují zdraví a nemoci.
jaké je spojení mezi mikrobiomy a prostorem?
katalog obsahující reflexe podpisů Pozemské formy života, které by mohly být nalezeny na plochách planety po celém vesmíru. (Kredit: Hegde S., et al, PNAS, 2015)
dokonce i vědci hledající vesmír se zajímají o mikrobiomy. To dává smysl, když uvažujete o tom, jak zásadní mikroby jsou pro život na Zemi. Měli bychom se snažit kolonizovat jiné planety, pochopení toho, jak mikroby pomoci, aby se Země bude obyvatelná možná nám umožňují vytvářet další Země-jako podmínky na jiných planetách—podmínky nutné k udržení lidského života. Vědci také studují, zda by nám mikroorganismy mohly pomoci sklízet základní minerály z marťanských hornin nebo syntetizovat materiály pro konstrukci nebo výměnu zařízení na vzdálených místech., A NASA má program pro studium mikrobiomu Astronauta, který měří dopad kosmického cestování na lidské zdraví. Nakonec vědci, kteří hledají obyvatelné planety a mimozemský život, studují mikroby, aby vedli jejich hledání. Mikrobiální společenství v Zemi je nejvíce extrémní prostředí, pomoci jim pochopit podmínky nezbytné pro podporu života a jaké známky života hledat na jiných planetách.