Внутри человеческого кишечника в буквальном смысле кипит жизнь. На поверхности его слизистой оболочки обитают триллионы микроорганизмов, которые объединены в плотные сообщества, биопленки. Они играют ключевую роль в пищеварении, защите от инфекций и поддержании иммунитета. Однако понимание, как это работает, долгое время оставалось научной проблемой.
Ученые Калифорнийского университета в Беркли (США) создали MetaBiome — вычислительную платформу, которая моделирует рост и поведение различных видов кишечных бактерий. Исследование помогает по-новому взглянуть на то, как микроскопические обитатели нашего организма взаимодействуют друг с другом. Например, одни микробы сотрудничают, обмениваются ресурсами, другие соперничают или вытесняют соседей. Все это происходит внутри виртуального кишечника, где постоянно меняется среда: поступают питательные вещества, накапливаются отходы и появляются новые бактерии.
Одна из главных идей, которую удалось подтвердить с помощью симулятора, — кооперация между микробами. Оказалось, что бактерии, которые обмениваются продуктами своего метаболизма и помогают друг другу, формируют более стабильные сообщества. Даже в условиях стресса, например, при изменении состава пищи или появлении новых бактерий, эти дружные колонии сохраняли структуру и функциональность.
Исследователи обнаружили, что не только состав, но и пространственное расположение бактерий влияет на их устойчивость. Хорошо перемешанные сообщества оказывались куда более стойкими к патогенам и лучше защищали кишечный барьер по сравнению с группами, где преобладали конкурирующие виды, живущие обособленно.
Результаты этого исследования могут пригодиться в самых разных областях — от разработки более эффективных способов лечения воспалений в кишечнике до улучшения процедур пересадки микрофлоры (фекальной трансплантации) и создания новых методов борьбы с бактериями, которые не реагируют на антибиотики.
Ранее Наука Mail рассказывала о простом способе защитить кишечник от опасных инфекций.
