الميكروبيومات والارتباطات المضيفة

تستضيف النباتات والحيوانات مجتمعات ميكروبية معقدة، تُعرف بالميكروبيومات، وتتراوح هذه الارتباطات بين المضيف والميكروب من التعايش المتبادل المنفعة إلى علاقات تشكل بيولوجيا المضيف بطرق دقيقة.

Definition

الميكروبيوم هو مجتمع الكائنات الدقيقة المرتبطة بمضيف أو موطن معين، والارتباطات المضيفة هي العلاقات التكافلية، التي تتراوح من التبادلية إلى التعايشية، بين الميكروبات ومضيفيها من النباتات أو الحيوانات.

Scope

يغطي هذا الموضوع مفهوم الميكروبيوم كمجتمع من الميكروبات المرتبطة بمضيف أو بيئة؛ وتنوع ووظائف المجتمعات المرتبطة بالمضيف؛ والتعايشات الكلاسيكية مثل العقيدات الجذرية المثبتة للنيتروجين ومجتمعات أمعاء المجترات؛ والأساليب المستخدمة لتوصيف الميكروبيومات عن طريق التسلسل؛ والمبادئ العامة لكيفية تأثير الشركاء الميكروبيين على تغذية المضيف وتطوره ودفاعه.

Core questions

• ما هو الميكروبيوم، وكيف يتم توصيفه؟
• كيف ترتبط المجتمعات الميكروبية بالمضيفين من النباتات والحيوانات؟
• ما هي الوظائف التي توفرها الميكروبات المرتبطة بالمضيف؟
• كيف تكشف طرق التسلسل عن تركيب الميكروبيوم؟

Key concepts

• مفهوم الميكروبيوم
• التبادلية، التعايشية، والتكافل
• تثبيت النيتروجين والتعايشات المعوية
• تحديد السمات المجتمعية القائم على التسلسل
• المساهمات الميكروبية في وظيفة المضيف

Key theories

تحليل الميكروبيوم المستقل عن الزراعة

كشف تسلسل الجينات الواسمة والمجتمعات الكاملة مباشرة من عينات المضيف أو البيئة عن تركيب الميكروبيومات دون الحاجة للزراعة، مما أحدث تحولًا في دراسة الارتباطات بين المضيف والميكروب.

Mechanisms

تستعمر الميكروبات المرتبطة بالمضيف أنسجة وأسطحًا محددة، حيث تتفاعل مع المضيف ومع بعضها البعض. في العديد من التعايشات، توفر الميكروبات وظائف لا يستطيع المضيف أداءها، مثل تثبيت النيتروجين للبقوليات أو هضم المواد النباتية في أمعاء الحيوانات العاشبة، بينما يوفر المضيف المغذيات والموئل. تتميز الميكروبيومات باستخلاص الحمض النووي للمجتمع وتسلسل الجينات الواسمة أو الجينومات الكاملة للكشف عن التركيب والإمكانات الوظيفية.

Clinical relevance

تساهم المجتمعات الميكروبية المرتبطة بالمضيف في تغذية النباتات والحيوانات وتطورها ومقاومتها للاستعمار من قبل الميكروبات الضارة، وتفيد دراسة الميكروبيومات الزراعة والعلوم البيئية والبحث في كيفية ارتباط المجتمعات الميكروبية ببيولوجيا المضيف.

History

أثبتت الدراسات الكلاسيكية للتعايشات مثل تثبيت النيتروجين في عقيدات البقوليات، التي حقق فيها بيجيرينك وآخرون، أن الميكروبات تشكل شراكات أساسية مع المضيفين. وقد أدى التطور اللاحق للتسلسل المستقل عن الزراعة، بالاعتماد على أساليب مثل تلك التي اتبعها بيس، إلى فتح الدراسة المنهجية للميكروبيومات المعقدة.

Key figures

• Norman Pace
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• pace1997
• madigan2018

Frequently asked questions

ما الفرق بين الميكروبيوم والمجتمع الميكروبي؟

المجتمع الميكروبي هو أي تجمع من الميكروبات المتفاعلة في بيئة مشتركة. يشير الميكروبيوم عادةً إلى المجتمع المرتبط بمضيف أو موطن معين، وغالبًا ما يُنظر إليه مع جيناته ووظائفه الجماعية.