o mikrobiomie

Co to jest mikrobiom?

w tym filmie PhD Comics, we współpracy z Fundacją Kavli, bada mikrobiom—co to jest i dlaczego ma znaczenie. (Credit: PhD Comics)

mikrobiom to społeczność mikroorganizmów—takich jak bakterie, archeony, grzyby, a także wirusy-które zamieszkują ekosystem lub organizm., Mikroorganizmy dominują we wszystkich innych miejscach życia, w tym w ludzkim ciele, glebach i osadach Ziemi, oceanach i świeżych drogach wodnych, atmosferze, a nawet ekstremalnych środowiskach, takich jak hydrotermalne otwory wentylacyjne i jeziora subglacjalne. Naukowcy używają również terminu mikrobiom w odniesieniu do wszystkich tych genów związanych z tymi formami życia.

mikrobiomy mają kilka wspólnych cech. Ich mieszkańcy są liczni i zróżnicowani, różni się od miejsca do miejsca, a nawet od osoby do osoby. Są one również dynamiczne, zmieniające się w odpowiedzi na czynniki takie jak dieta czy klimat., W końcu są one połączone ze swoim gospodarzem, zaangażowanym w relację dawania i brania, która często jest korzystna, nawet niezbędna, zarówno dla gospodarza, jak i ich mikroorganizmów rezydujących.

naukowcy dopiero zaczynają badać mikrobiomy w sposób systematyczny. Próbują zrozumieć, co sprawia, że zdrowy mikrobiom, w tym jakie mikroby są obecne i co robią te mikroby, a także jak mikrobiomy zmieniają się w czasie, jak takie społeczności pozostają zrównoważone i jak zmiany w mikrobiomach wpływają na zdrowie człowieka lub środowiska., Badania mikrobiomów są nawet ważne dla eksploracji kosmosu i nauki planetarnej. Zrozumienie mikroorganizmów na ziemi, zwłaszcza tych, które zamieszkują ekstremalne środowiska, może pomóc nam zrozumieć potencjał alternatywnych form życia i poszukiwania życia na innych planetach. Mogą również pomóc nam skolonizować inne planety, pomagając nam stworzyć podobne do ziemi, przyjazne ludziom środowiska daleko, daleko.

gdzie istnieją mikrobiomy?,

ludzki mikrobiom

ludzki mikrobiom jest zbiorem bilionów drobnoustrojów żyjących w i na ludzkim ciele. Składa się z około tysiąca różnych gatunków bakterii, które znajdują się w jamie ustnej, jelitach i pochwie oraz na skórze., Te drobnoustroje i geny, które wyrażają, czynią nas „superorganizmem” złożonym z ludzkich i mikrobiologicznych komórek. (Szacuje się, że mikrobiom jednej osoby może zawierać aż 8 000 000 genów oprócz 20 000 do 25 000, które nasz Genom zawiera.) Mikrobiom różni się znacznie między różnymi miejscami ciała. Rzeczywiście różnice między jelitami i drobnoustrojami doustnymi człowieka zostały porównane do różnic między drobnoustrojami znajdującymi się w glebie i oceanach.

po urodzeniu zaczynamy odbierać drobnoustroje., Proces ten trwa przez następne trzy lata życia, dopóki nie stworzymy dojrzałego mikrobiomu. Wyniki nie są przypadkowe: ludzki mikrobiom składa się z określonych rodzajów mikroorganizmów, które uzupełniają się nawzajem i ich gospodarza, spełniając funkcje, które są niezbędne do życia. Na przykład niektóre bakterie jelitowe syntetyzują witaminy i neurochemikalia; inne wspomagają trawienie i wzmacniają układ odpornościowy; niektóre mogą nawet kierować rozwojem mózgu. Chociaż mikrobiom każdego jest podobny, różni się od jednej osoby do drugiej., Naukowcy wciąż próbują wyjaśnić, w jaki sposób dochodzi do tej różnorodności drobnoustrojów, ale prawdopodobnie mają na nią wpływ czynniki takie jak dieta, środowisko, genetyka gospodarza i ekspozycja na drobnoustroje we wczesnym okresie życia.

naukowcy kontynuują badania tożsamości i aktywności naszych pasażerów drobnoustrojów oraz powiązań między ludzkim mikrobiomem, zdrowiem i chorobą. Ich ostatecznym celem jest zrozumienie, co stanowi zdrowy ekosystem mikrobiologiczny człowieka, a następnie opracowanie sposobów na utrzymanie go w zdrowiu i naprawę w razie potrzeby.,

od 2005 roku ustanowiono co najmniej osiem programów do badania ludzkiego mikrobiomu, w tym amerykański projekt ludzki mikrobiom, Kanadyjska inicjatywa Mikrobiomowa, MetaHIT (UE i Chiny) oraz Konsorcjum Human Metagenome w Japonii.

mikrobiom Ziemi

w glebach i osadach ziemskich występują również społeczności mikrobiologiczne., Różnorodność w tych podziemnych siedliskach jest niezwykle wysoka, z szacunkami spisu drobnoustrojów glebowych przekraczającymi 40 000 gatunków na gram. W glebie naukowcy odkryli, że drobnoustroje są niezbędne do wspierania życia roślin, pośrednicząc w wychwytywaniu i wprowadzaniu składników odżywczych do łańcucha pokarmowego, cyklicznej emisji węgla i azotu, rozkładaniu zanieczyszczeń i wielu innych. Jednak ich zrozumienie mikrobiomu glebowego pozostaje w tyle za ludzkim mikrobiomem, częściowo ze względu na jego ogrom i złożoność., Trwa kilka skoordynowanych wysiłków na dużą skalę, aby scharakteryzować mikrobiom glebowy, w tym projekt mikrobiomu Ziemi, TerraGenome, Brazylijski projekt mikrobiomu, China Soil Microbiome Initiative, EcoFINDERS i MicroBlitz. Ostatecznym celem jest przewidywanie, w jaki sposób społeczności mikrobiologiczne zareagują na warunki środowiskowe, takie jak susze i zarządzanie tymi społecznościami w celu poprawy plonów, zawartości odżywczej lub zdolności magazynowania węgla w roślinach, na przykład.,

mikrobiom oceaniczny

oceany obejmują około 70 procent planety, ale dopiero zaczynamy poznawać ich mieszkańców mikrobiologicznych i co robią dla nas i dla planety. Razem niezwykle małe organizmy, czyli „nanoplankton”, które wykonują te podstawowe usługi, tworzą „nanobiom”.”Te małe drobnoustroje są wysoce wyspecjalizowane i zoptymalizowane pod kątem swojego środowiska, w którym dostarczają energii i chemicznych budulców większym formom życia. Produkują również połowę tlenu, którym oddychamy, i przetwarzają mniej więcej tyle samo dwutlenku węgla z atmosfery., Usuwają również większość metanu z oceanów świata. Rejsy badawcze, takie jak Tara Oceans i Global Ocean Sampling Expedition, rozpoczęły próbkowanie, sekwencję i analizę mikrobiomu oceanicznego, od nasłonecznionych wód powierzchniowych, które są mieszane przez wiatr, do ciemnych głębokich warstw, które stosunkowo nie ulegają zmianie. Naukowcy próbują zrozumieć, w jaki sposób mikrobiom oceaniczny utrzymuje równowagę w tak szerokim zakresie warunków.

mikrobiom atmosferyczny

nawet atmosfera ma mikrobiom, choć trudno jest go pobrać i zbadać., Jasne jest, że drobnoustroje w atmosferze są wszędzie, różnią się w zależności od miejsca i mogą pozostać zawieszone na tygodnie. Atmosfera transportuje te drobnoustroje, swobodnie lub dołączone do cząstek, takich jak pył, na całym świecie, zjawisko, które może mieć wpływ na rolnictwo, choroby zakaźne, zdrowie ludzkie, chmury, opady i zaopatrzenie w wodę.

jaki jest związek między mikrobiomami, zdrowiem i chorobą?,

gdy naukowcy zaczynają rozumieć, co stanowi zdrowy mikrobiom, uczą się również, w jaki sposób nierównowaga w społecznościach drobnoustrojów może powodować choroby—i jak przywrócić równowagę jako środek leczenia. Istnieją silne skojarzenia między ludzkim mikrobiomem jelitowym a Warunkami, w tym otyłością, cukrzycą typu 2, marskością wątroby, reumatoidalnym zapaleniem stawów i chorobą zapalną jelit. Naukowcy już przywrócili „normalny” ludzki mikrobiom jelitowy za pomocą przeszczepów kału w celu wyleczenia nawracających infekcji bakterią Clostridium difficile., Istnieją jeszcze inne skojarzenia między mikrobiomem jelitowym a zaburzeniami, w tym lękiem, depresją i autyzmem, które naukowcy wciąż badają. Głównym celem badań mikrobiomowych jest przeniesienie badań mikrobiomowych z korelacji do przyczynowości i odkrycie mechanizmów, za pomocą których drobnoustroje wpływają na zdrowie i choroby.

jaki jest związek między mikrobiomami a przestrzenią?

nawet naukowcy poszukujący przestrzeni kosmicznej są zainteresowani mikrobiomami. To ma sens, gdy rozważysz, jak fundamentalne są mikroby dla życia na Ziemi. Gdybyśmy starali się skolonizować inną planetę, zrozumienie, w jaki sposób mikroby pomagają uczynić Ziemię nadającą się do zamieszkania, może pozwolić nam stworzyć bardziej podobne do ziemi warunki na innych planetach-warunki niezbędne do utrzymania ludzkiego życia. Naukowcy badają również, czy mikroorganizmy mogą pomóc nam pozyskiwać niezbędne minerały ze skał marsjańskich lub syntetyzować materiały w celu budowy lub wymiany sprzętu w odległych miejscach., NASA ma program badania mikrobiomu astronauty, aby ocenić wpływ podróży kosmicznych na zdrowie człowieka. W końcu naukowcy poszukujący planet nadających się do zamieszkania i życia pozaziemskiego badają mikroby, aby kierować ich poszukiwaniami. Społeczności mikrobiologiczne w najbardziej ekstremalnych środowiskach ziemi pomagają im zrozumieć warunki niezbędne do podtrzymywania życia i jakiego rodzaju biosignatury należy szukać na innych planetach.