Наука на грані: щоб розкрити таємниці бактерій вчені створили віртуальний кишечник

Дослідники з Каліфорнійського університету в Берклі презентували MetaBiome — революційну комп’ютерну платформу, що імітує життя різних видів кишкових бактерій у динаміці. Це вперше наука отримала інструмент, який дозволив “зазирнути всередину” мікробіому та простежити, як мікроорганізми ростуть, співпрацюють і борються за виживання.

Робота опублікована в журналі mSystems .

Читайте також: Земля наближається до критичної межі? Вчені оцінили ймовірність кліматичної катастрофи в 62%

Ще зі шкільної парти кожна людина знає, що мікроорганізми, які живуть у нашому кишечнику, — це активні учасники життєво важливих процесів в організмі. Ще б пак, вони допомагають розщеплювати складні харчові компоненти, синтезують вітаміни, регулюють імунну відповідь та навіть впливають на роботу мозку через так звану кишково-мозкову вісь. Разом вони утворюють мікробіом кишечника — екосистему, без якої людина не могла б вижити.

Ці мікроорганізми утворюють складні скупчення – біоплівки – вздовж кишкової стінки, але вченим раніше було важко зрозуміти, як саме ці мікроскопічні спільноти функціонують.

“Тепер ми можемо бачити, як бактерії співпрацюють або конкурують, як формують стійкі спільноти, і як ці спільноти реагують на стреси”, – пояснив керівник дослідження, професор Мохаммад Мофрад.

Модель є віртуальним кишечником, в якому бактерії діють як жителі міста: вони діляться ресурсами, витісняють конкурентів і навіть будують «дружні альянси».

Симуляції показали, що співпраця між мікробами підвищує стійкість спільноти та допомагає захищати організм від шкідливих бактерій. Особливо важливим виявився не лише склад бактерій, а й їхнє просторове розташування — добре перемішані співтовариства виявилися надійнішими та кориснішими для організму, ніж ізольовані та конфліктуючі.

Це відкриття може змінити підходи до лікування запальних захворювань кишечника, посилити ефективність трансплантації мікрофлори та дати нові способи боротьби із стійкими до антибіотиків інфекціями.

Читайте також: Сталкери на чотирьох лапах: вчені відкрили генетичну таємницю собак з Чорнобиля

За словами Мофрада, вивчаючи «соціальні закони» мікробного життя, ми наближаємося до можливостей тонко налаштовувати наш мікробіом — отже, керувати здоров’ям зсередини.