میکروبیوم‌ها و همبستگی‌های میزبان

گیاهان و جانوران میزبان جوامع میکروبی پیچیده‌ای هستند که میکروبیوم‌های آن‌ها را تشکیل می‌دهند، و این همبستگی‌های میزبان-میکروب از همزیستی‌های متقابلاً سودمند تا روابطی که زیست‌شناسی میزبان را به روش‌های ظریف شکل می‌دهند، متغیر است.

Definition

میکروبیوم جامعه‌ای از میکروارگانیسم‌ها است که با یک میزبان یا زیستگاه خاص مرتبط هستند، و همبستگی‌های میزبان، روابط همزیستی، از همیاری تا همسفرگی، بین میکروب‌ها و میزبان‌های گیاهی یا جانوری آن‌ها است.

Scope

این موضوع مفهوم میکروبیوم را به عنوان جامعه میکروب‌های مرتبط با یک میزبان یا محیط؛ تنوع و عملکردهای جوامع مرتبط با میزبان؛ همزیستی‌های کلاسیک مانند گرهک‌های ریشه‌ای تثبیت‌کننده نیتروژن و جوامع روده نشخوارکنندگان؛ روش‌های مورد استفاده برای شناسایی میکروبیوم‌ها با توالی‌یابی؛ و اصول کلی چگونگی تأثیر شرکای میکروبی بر تغذیه، رشد و دفاع میزبان را پوشش می‌دهد.

Core questions

• میکروبیوم چیست و چگونه مشخص می‌شود؟
• جوامع میکروبی چگونه با میزبان‌های گیاهی و جانوری مرتبط می‌شوند؟
• میکروب‌های مرتبط با میزبان چه عملکردهایی را ارائه می‌دهند؟
• روش‌های توالی‌یابی چگونه ترکیب میکروبیوم را آشکار می‌کنند؟

Key concepts

• مفهوم میکروبیوم
• همیاری، همسفرگی و همزیستی
• همزیستی‌های تثبیت‌کننده نیتروژن و روده
• پروفایل‌سازی جامعه مبتنی بر توالی
• مشارکت‌های میکروبی در عملکرد میزبان

Key theories

تجزیه و تحلیل میکروبیوم مستقل از کشت

توالی‌یابی ژن‌های نشانگر و کل جوامع به طور مستقیم از نمونه‌های میزبان یا محیط، ترکیب میکروبیوم‌ها را بدون نیاز به کشت آشکار کرد و مطالعه همبستگی‌های میزبان-میکروب را متحول ساخت.

Mechanisms

میکروب‌های مرتبط با میزبان، بافت‌ها و سطوح خاصی را کلونیزه می‌کنند، جایی که با میزبان و با یکدیگر تعامل دارند. در بسیاری از همزیستی‌ها، میکروب‌ها عملکردهایی را ارائه می‌دهند که میزبان نمی‌تواند انجام دهد، مانند تثبیت نیتروژن برای لگوم‌ها یا هضم مواد گیاهی در روده گیاه‌خواران، در حالی که میزبان مواد مغذی و زیستگاه را تأمین می‌کند. میکروبیوم‌ها با استخراج DNA جامعه و توالی‌یابی ژن‌های نشانگر یا کل ژنوم‌ها برای آشکارسازی ترکیب و پتانسیل عملکردی مشخص می‌شوند.

Clinical relevance

جوامع میکروبی مرتبط با میزبان به تغذیه، رشد و مقاومت گیاهان و جانوران در برابر کلونیزاسیون توسط میکروب‌های مضر کمک می‌کنند، و مطالعه میکروبیوم‌ها به کشاورزی، علوم محیطی و تحقیقات در مورد چگونگی ارتباط جوامع میکروبی با زیست‌شناسی میزبان کمک می‌کند.

History

مطالعات کلاسیک همزیستی‌ها مانند تثبیت نیتروژن در گرهک‌های لگوم، که توسط بیجرینک و دیگران بررسی شد، نشان داد که میکروب‌ها مشارکت‌های اساسی با میزبان‌ها تشکیل می‌دهند. توسعه بعدی توالی‌یابی مستقل از کشت، بر اساس رویکردهایی مانند رویکردهای پیس، مطالعه سیستماتیک میکروبیوم‌های پیچیده را آغاز کرد.

Key figures

• Norman Pace
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• pace1997
• madigan2018

Frequently asked questions

تفاوت بین میکروبیوم و جامعه میکروبی چیست؟

یک جامعه میکروبی هر مجموعه‌ای از میکروب‌های در حال تعامل در یک محیط مشترک است. میکروبیوم معمولاً به جامعه‌ای اشاره دارد که با یک میزبان یا زیستگاه خاص مرتبط است، که اغلب همراه با ژن‌ها و عملکردهای جمعی آن در نظر گرفته می‌شود.