Ученые создали метод изучения общения бактерий между собой

В новом исследовании, опубликованном Biophysical Reports, исследователи из Университета штата Флорида и Университета штата Кливленд изложили математическую модель, которая объясняет, как бактерии взаимодействуют в более крупной экосистеме. Понимая, как работает этот процесс, исследователи могут предсказать, какие действия могут вызвать определенные реакции со стороны бактериального сообщества.

Обычно модели бактерий в синтетических средах включали в себя множество уравнений, описывающих многие и многие вещи, но они не были достаточно гибкими для различных приложений. Что мы с коллегами сделали, так это создали гибкую математическую модель, которую можно применять в различных экспериментальных условиях,

сказал соавтор исследования Бхаргав Карамчед, доцент кафедры математики бывшего Института молекулярной биофизики. 

Подобные модели, разработанные командой Карамчеда, помогают предсказать, как эти бактериальные сообщества координируют деятельность, позволяя разработчикам настраивать параметры сообщества, такие как размер популяции различных типов бактерий или петли обратной связи, и адаптировать их для различных целей. Например, в популяции двух видов бактерий наличие большего количества одного вида бактерий может быть опасным для организма-хозяина, в то время как большее количество другого вида может быть полезным. Получение правильного соотношения имеет решающее значение, и модели помогают исследователям проектировать и анализировать создаваемые ими бактериальные сообщества.

Сегодня в синтетической биологии не хватает этих общих, гибких моделей, готовых к использованию. Возможно, это не отражает всех деталей сообщества бактерий, но все же отражает общую структуру того, что происходит. Ученые и инженеры могут использовать это для сравнения со своей экспериментальной работой и продвижения вперед,

сказал Карамчед.

Ученые также проверили свою модель на ранее опубликованных исследованиях, в которых изучалось, как бактерии общаются через большие пространственные промежутки. Предыдущее исследование показало, что бактериям нужна только петля положительной обратной связи, чтобы передавать сигналы друг другу. Но модель Карамчеда и его сотрудников предсказывает, что скорость производства сигнальных молекул также должна находиться в определенном диапазоне, чтобы произошла координация.

Эта модель закладывает основу для широкого круга будущих экспериментов по тестированию различных взаимодействий деформации и геометрии,

сказал соавтор Шон Райан, доцент кафедры математики и статистики и содиректор Центра прикладного анализа данных. и моделирование в Кливлендском государственном университете.