Məlumat

11: Bakterial İcmalar - Biologiya

11: Bakterial İcmalar - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Fəsil 11 BSC 3271 Öyrənmə Məqsədləri

  • Yetkin biofilmin forması və ekzopolisakkaridin rolu da daxil olmaqla biofilmlərin strukturunu təsvir edin.
  • Ekzopolisakkaridin biolofilmi ətraf mühitin stresindən (dezinfeksiyaedici və antibiotiklər daxil olmaqla) necə qoruduğunu, biofilmdəki hüceyrələrin qida əldə etməsinə və immunitet sistemindən yayınmasına kömək etdiyini izah edin.
  • Biofilmin əmələ gəlməsi və inkişafı mərhələlərini təsvir edin.
  • Biofilmdəki bakteriyaların planktonik hüceyrələrdən hüceyrə quruluşu və metabolik cəhətdən necə fərqləndiyini izah edin.
  • Vücudda biofilm meydana gəlməsinin ümumi sahələrini və biofilm həyat tərzinin sistemli infeksiyaya necə yol açdığını tanıyın.
  • Kvorum sensasiya mexanizmini və kvorum sensasiyasının hüceyrələrə təsirini izah edin (ümumiyyətlə)
  • Koaqulaz və kinaz üçün genlərin ifadəsinin kvorum sensasiyasından necə təsirləndiyini (ümumiyyətlə) izah edin. Staph. aureus.
  • Ümumi hüceyrə, metabolik və fizioloji xüsusiyyətlərini izah edin Pseudomonas (həmçinin Fəsil 15-ə baxın)
  • Səbəb olduğu ən çox yayılmış infeksiyaları müəyyənləşdirin P. aeruginosa və hansı populyasiyaların infeksiya riski daha çoxdur (bax Fəsil 15)
  • Biofilmin formalaşması, kvorum algılaması və xəstəliyə səbəb olma qabiliyyəti arasındakı əlaqəni izah edin P. aeruginosa
  • Xüsusilə, kvorum algılaması ilə genetik mübadilə arasındakı əlaqəni izah edin Bacillus sp. və Enterokok (VRE).

Biofilmlər

Təbiətdə, mikroorqanizmlər əsasən sənaye kanallarından və su təmizləyici boru kəmərlərindən çay yataklarında qayalara qədər müxtəlif ətraf mühit səthlərində əmələ gələn biofilmlərdə, kompleks və dinamik ekosistemlərdə böyüyür. Yetkin biofilmlərdə olan bakteriyalar, sərbəst yaşayan planktonik bakteriyalara nisbətən daha az metabolik aktivliyə malikdir və log fazasından çox, böyümə əyrisinin sabit fazasındakı bakteriyalara bənzəyir. Bununla birlikdə, biofilmlər bərk səth substratları ilə məhdudlaşmır. Az miqdarda qida ehtiva edən maye mühitdəki demək olar ki, hər hansı bir səth sonda bir biofilm inkişaf etdirəcək. Su üzərində üzən mikrob paspaslar, məsələn, böyük miqdarda fotosintetik mikroorqanizmləri olan biofilmlərdir. İnsan ağzında tapılan biofilmlərdə yüzlərlə bakteriya növü ola bilər. Yarandıqları mühitdən asılı olmayaraq, biofilmlər təsadüfi mikroorqanizm kolleksiyaları deyildir; daha doğrusu, onlar tərkib mikroorqanizmlərinə seçici üstünlük təmin edən yüksək strukturlaşdırılmış icmalardır.

Biofilmin quruluşu

Konfokal mikroskopdan istifadə edilən müşahidələr ətraf mühitin biofilmlərin ümumi quruluşuna təsir etdiyini göstərdi. Şirin su axınları, burulğanlar və sürətli hərəkət edən mayelərdə böyümə şərtlərini təkrarlayan xüsusi hazırlanmış laboratoriya axını hüceyrələri kimi sürətlə axan suda lifli biofilmlər əmələ gəlir. Streamers, "baş" ilə substrata bağlanır və "quyruq" axın boyunca axır. Hərəkətsiz və ya yavaş hərəkət edən suda biofilmlər əsasən göbələk kimi bir forma alır. Biofilmlərin strukturu qida maddələrinin mövcudluğu kimi digər ətraf mühit şəraiti ilə də dəyişə bilər.

Konfokal lazer və tarama elektron mikroskopları altında biofilmlərin ətraflı müşahidələri açıq su kanalları ilə kəsişən matrisə yerləşdirilmiş mikroorqanizmlərin qruplarını ortaya qoyur. Hüceyrədənkənar matris, biofilmdəki orqanizmlər tərəfindən ifraz olunan hüceyrədənkənar polimerik maddələrdən (EPS) ibarətdir. Hüceyrədənkənar matris, ümumi quru kütlənin 50-90% -ni təşkil edən biofilmin böyük bir hissəsini təşkil edir. EPS-nin xassələri rezident orqanizmlərə və ətraf mühit şəraitinə görə dəyişir.

EPS, əsasən polisakkaridlərdən ibarət olan və zülallar, nuklein turşuları və lipidlər kimi digər makromolekulları ehtiva edən hidratlı bir jeldir. O, biofilmin bütövlüyünü və funksiyasını qorumaqda əsas rol oynayır. EPS-dəki kanallar biofilm boyunca qida maddələrinin, tullantıların və qazların hərəkətinə imkan verir. Bu, hüceyrələrin nəmlənməsini təmin edir, qurumasını qarşısını alır. EPS eyni zamanda biofilmdəki orqanizmləri digər mikroblar və ya hüceyrələr (məsələn, insan bədənindəki protozoanlar, ağ qan hüceyrələri) tərəfindən yırtılmaqdan qoruyur.

Biofilmin əmələ gəlməsi

Su mühitində yaşayan sərbəst üzən mikrob hüceyrələri planktonik hüceyrələr adlanır. Biofilmin əmələ gəlməsi, mahiyyətcə planktonik hüceyrələrin bir substrata bağlanmasını əhatə edir, burada onlar oturaqlaşır (səthə yapışır). Bu, Şəkil (PageIndex{1})-də göstərildiyi kimi mərhələlərlə baş verir. Birinci mərhələ planktonik hüceyrələrin üzvi materialın kondisioner filmi ilə örtülmüş səthə bağlanmasını əhatə edir. Bu nöqtədə, substrata bağlanma geri çevrilir, lakin hüceyrələr EPS əmələ gəlməsini asanlaşdıran yeni fenotipləri ifadə etdikcə, planktonikdən oturaq həyat tərzinə keçirlər. Biofilm geniş matris və su kanalları da daxil olmaqla xarakterik strukturları inkişaf etdirir. Fimbriae, pili və flagella kimi əlavələr EPS ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və mikroskopiya və genetik analizlər yetkin biofilmin yaradılması üçün belə strukturların tələb olunduğunu göstərir. Biofilmin həyat dövrünün son mərhələsində biofilmin daxili hissəsindəki hüceyrələr qida çatışmazlığından stresə düşür və planktonik həyat tərzinə qayıdır, yeni yerləri kolonizasiya etmək üçün yetkin biofilmdən ayrılır. Bu mərhələyə dağılma deyilir.

Bir biofilmdə, müxtəlif növ mikroorqanizmlər, bir orqanizmin tullantı məhsulunun digər orqanizmin qidasına çevrildiyi metabolik əməkdaşlıq qurur. Məsələn, aerob mikroorqanizmlər oksigen istehlak edərək anaerobların böyüməsini təşviq edən anaerob bölgələr yaradır. Bu, həm aerob, həm də anaerob patogenləri əhatə edən bir çox polimikrob infeksiyada baş verir.

Biofilmlər və İnsan Sağlamlığı

İnsan bədənində bir çox biofilm var, bəziləri faydalı və bəziləri zərərlidir. Məsələn, bağırsaq və tənəffüs mukozasını əhatə edən normal mikrobiota təbəqələri patogenlər tərəfindən infeksiyaların qarşısını almaqda rol oynayır. Ancaq bədəndəki digər biofilmlər sağlamlığa mənfi təsir göstərə bilər. Məsələn, dişlərdə meydana gələn lövhə, diş və periodontal xəstəliklərə kömək edə biləcək bir biofilmdir. Biofilmlər yaralarda da yarana bilər, bəzən yayıla bilən ciddi infeksiyalara səbəb olur. Bakteriya Pseudomonas aeruginosa tez-tez kistik fibrozlu xəstələrin tənəffüs yollarında biofilmləri kolonizasiya edir, ağciyərlərin xroniki və bəzən ölümcül infeksiyalarına səbəb olur. Biofilmlər bədəndə və ya bədəndə istifadə olunan tibbi cihazlarda da əmələ gələ bilər ki, bu da kateterləri, süni oynaqları və ya kontakt linzaları olan xəstələrdə infeksiyalara səbəb ola bilər.

Biofilmlərə yerləşdirilən patogenlər, sərbəst üzən həmkarlarına nisbətən antibiotiklərə daha yüksək müqavimət göstərir. Bunun səbəbini izah etmək üçün bir neçə fərziyyə irəli sürülmüşdür. Biofilmin dərin təbəqələrindəki hüceyrələr metabolik cəhətdən aktiv deyillər və metabolik fəaliyyətləri pozan antibiotiklərin təsirinə daha az həssas ola bilərlər. EPS, antibiotiklərin və antiseptiklərin yayılmasını yavaşlataraq biofilmin daha dərin təbəqələrindəki hüceyrələrə çatmasını maneə törədə bilər. Fenotipik dəyişikliklər, biofilmlərdə bakteriya hüceyrələrinin göstərdiyi müqavimətin artmasına da kömək edə bilər. Məsələn, bakteriya hüceyrələrindən antibiotikləri aktiv şəkildə çıxaran membrana daxil edilmiş zülallar olan efflux nasoslarının istehsalının artması biofilmlə əlaqəli bakteriyalar arasında antibiotik müqavimətinin mühüm mexanizmi olduğu göstərilmişdir. Nəhayət, biofilmlər tez -tez antibiotik müqaviməti verən genləri ehtiva edən üfüqi gen köçürülməsi (HGT) üçün ideal bir mühit təmin edir.

Biofilmlər, Davamlılıqlar və Antibiotiklərə Tolerantlıq

(Sərhədsizdən uyğunlaşdırılmışdır)

Biofilmlər tərəfindən istehsal olunan EPS, onları bədənin immun hüceyrələrinin hücumları kimi xarici təhdidlərdən qoruyur. Biofilmlərin xüsusiyyəti əksər antibiotiklər üçün nüfuz maneəsini təşkil edir, buna görə də dərmanın mikroblara çatmasının qarşısını alır. Bakterial biofilmlərin müalicəsi çətin olan və bu səbəbdən kökü kəsilməkdə olan bir neçə xroniki xəstəlikdən məsuldur (məsələn, sistit, endokardit, sidik yollarının infeksiyaları, diş əti iltihabı, diş lövhəsi və hələ müəyyən edilməyən digər xəstəliklər). Kəskin infeksiyalara səbəb olan və antimikrobiyal dərmanlarla idarə olunan sərbəst üzən və ya plankton bakteriyalardan fərqlənir.

Persisters, bütün bakteriya populyasiyalarında mövcud olan çoxlu dərmanlara dözümlü hüceyrələrdir. Mikrobisid antibiotiklərin iştirakı ilə nə böyüyən, nə də ölən davamlı hüceyrələr istehsal edən bakteriya populyasiyaları, antimikroblara qarşı yüksək səviyyəli biofilm tolerantlığına görə məsuliyyət daşıyır. Persisterlər mutant deyil, peyvənd edildikdə oxşar tolerantlıq səviyyəsinə malik bir mədəniyyət yaradan yabanı tipli fenotipik variantlardır. Qalıcıların aradan qaldırılması bəzi inadkar və çox təkrarlanan bakterial infeksiyaların aradan qaldırılması üçün maneə olaraq qalır. Biofilmlər və qalıcılar çoxlu dərman tolerantlığının səbəbidir. Çoxlu dərman tolerantlığı, çoxlu dərman müqavimətindən fərqlənir ki, bunun səbəbi mutant mikroblar deyil, daha çox keçici, hərəkətsiz vəziyyətdə olan mikrob hüceyrələridir. Bu bölünməyən hüceyrələr tez-tez yüksək dərəcədə çoxalan bakteriyaları öldürmək məqsədi daşıyan antibiotikə məruz qalırlar.

Kvorum Algılama

Kvorum Algılama Mexanizmi

Bir biofilmdəki hüceyrələrin ətraf mühit stimullarına cavab olaraq fəaliyyətlərini koordinasiya etmə mexanizminə kvorum algılama deyilir. Bir biofilmdəki müxtəlif növ hüceyrələr arasında meydana gələ bilən kvorum algılaması mikroorqanizmlərə, otoindüserlər adlanan kiçik, dağınıq molekulların sərbəst buraxılması və bağlanması yolu ilə hüceyrə sıxlığını aşkar etməyə imkan verir. Hər bir fərdi hüceyrə həmişə az miqdarda avtoinduktor istehsal edir (Şəkil (PageIndex{3A})). Ətrafdakı autoinducer konsentrasiyası əhalinin sayı artdıqca artır. Hüceyrə populyasiyası kritik həddə (kvoruma) çatdıqda, bu avtoinduktorlar yalnız populyasiya kritik sıxlığa çatdıqda faydalı olan hüceyrə funksiyaları ilə əlaqəli genləri aktivləşdirən reaksiyalar kaskadını işə salırlar (Şəkil (PageIndex{3B})) . Məsələn, bəzi patogenlərdə virulentlik faktorlarının sintezi yalnız ev sahibinin immun müdafiə sistemini aşmaq üçün kifayət qədər hüceyrə mövcud olduqda başlayır. Əsasən bakteriya populyasiyalarında tədqiq olunsa da, kvorum sensasiyası bakteriyalar və eukariotlar arasında və göbələk kimi eukaryotik hüceyrələr arasında baş verir. Candida albicans, immuniteti zəif olan insanlarda infeksiyaya səbəb ola bilən insan mikrobiyotasının ümumi üzvü.

Kvorum algılamasında siqnal molekulları iki əsas sinifə aiddir. Qram-mənfi bakteriyalar əsasən N-asilləşdirilmiş homoserin laktonlarından istifadə edərək əlaqə qurur, qram-müsbət bakteriyalar isə əsasən kiçik peptidlərdən istifadə edir (Şəkil (PageIndex{4})). Bütün hallarda, kvorum algılamasında ilk addım, yalnız siqnal molekullarının həddi konsentrasiyasına çatdıqda, avtoinduktorun xüsusi reseptoruna bağlanmasından ibarətdir. Reseptora bağlanma baş verdikdə, siqnal hadisələrinin şəlaləsi gen ifadəsində dəyişikliklərə səbəb olur. Nəticə, kvorum algılaması ilə əlaqəli bioloji reaksiyaların aktivləşdirilməsidir, xüsusən də siqnal molekullarının özlərinin istehsalının artmasıdır, buna görə də avtomatikindüser termini.

Virulence və Quorum Algılama

Bir çox orqanizm kvorum sensasiyasından istifadə edərək müxtəlif virulentlik faktorları üçün genləri tənzimləyir. Bir çox hallarda, bakteriyanın aşağı populyasiyada virulentlik faktorları üçün genləri ifadə etməsi enerji itkisidir, çünki bu, ev sahibinə təsir edə bilər. Bununla belə, populyasiyanın ölçüsü kifayət qədər böyük olduqda (və bakteriyalar bir ev sahibinin içərisindədir) virulentlik faktorları istehsal edən bakteriyaların icmasına ev sahibini uğurla işğal etməyə imkan verir. Məsələn, biofilmin əmələ gəlməsi və toksin istehsalı (hər ikisi də infeksiyaya səbəb olur) fürsətçi patogendəki kvorum algılaması ilə idarə olunur. Pseudomonas aeruginosa.

Digər bir yaxşı nümunə, iki fermentin ifrazına nəzarətdir Staphylococcus aureus zahirən ziddiyyətli təsirlərlə. Koaqulaz (bu, virulentlik üçün zəruridir S. aures) zülal fibrinin polimerləşməsinə səbəb olur, kinaz isə (bəzən stafilokinaza adlanır) onun depolimerləşməsinə (parçalanmasına) səbəb olur. Aşağı əhali səviyyəsində, S. aureus koagulaz istehsal edir. Polimerləşdirilmiş fibrin hüceyrələri örtər S. aureus kapsul kimidir və hüceyrələri immun sistemindən gizlədir. Populyasiyanın ölçüsü kifayət qədər böyük olduqdan sonra, koaqulaz istehsalı söndürülür və kinaz işə salınır. Fibrin depolimerləşir və S. aureus bədəni daha da işğal etmək üçün sərbəst buraxılır.

Antibiotiklərə qarşı müqavimət artdıqca, antibiotiklərə alternativ olaraq infeksiyaları idarə etmək üçün kvorum algılamasını inhibə etmək geniş şəkildə öyrənilmişdir.

Genetik Mübadilə və Yetərsay Sensiyası

Üfüqi gen köçürülməsi (HGT) digər uyğun orqanizmlərin olmasını tələb edir, buna görə də HGT -nin hər üç formasının kvorum algılaması ilə idarə oluna bilməsi təəccüblü deyil. Məsələn, bu sahədə yetkinlik (endospor və antibiotik istehsalı ilə birlikdə) Bacillus kvorum algılaması ilə tənzimlənir. Bir çox fajlar, kvorum algılama siqnallarına cavab olaraq lizogenikdən litikə keçəcək və nəticədə transdüksiyon artacaq. Kvorumun tədqiqi vankomisinə davamlı olanlarda vankomisinə qarşı müqavimətin yayılması ilə birbaşa əlaqələndirilir. Enterokoklar (VRE). Kvorum algılama siqnalları istifadə olunur Enterokok konjugasiyadan nə vaxt (və hansı bakteriyalarla) keçəcəyini təyin etmək. Vankomisin müqavimət genləri daşıyan plazmidlərin kvorum algılaması ilə tənzimləndiyi göstərilmişdir. Buna görə də, kvorum sensasiyasını başa düşmək bizə antibiotik müqavimətinin yayılmasına nəzarət etmək üçün yeni üsullar hazırlamağa kömək edə bilər.

Məşq ( PageIndex {9} )

  1. Bir biofilmin matrisi nədən ibarətdir?
  2. Biofilmdə kvorum hiss etmənin rolu nədir?

Miniatür: Charles de Mille-Isles tərəfindən "Biofilm de kombucha" CC BY 2.0 altında lisenziyalıdır.


Aşağı rütubətli və yüksək nəmli iqlimli çəmən ot toxumları ilə əlaqəli 16S rRNA metagenomik analizi

Turfgrass tədqiqatçıları, nəmli iqlimlərdə istehsal olunan çəmən toxumlarının əkilməsinin quru iqlimdə yetişdirilən toxumlarla müqayisədə xəstəliyi azaldıqda daha yaxşı bərabərlik göstərən fidan stendləri istehsal etdiyini müşahidə etdilər. Çəmən toxumları səthlərində fidanlarda endofit olan və fidanların böyüməsini təşviq edən mikroblar daşıyır. Quraq iqlim şəraitində istehsal olunan toxumların səthi ilə əlaqəli mikrobiomanın natamam inkişaf etməsinin toxumların performansını aşağı saldığını fərz edirik. Nəmin bu mikrob cəmiyyətinin quruluşuna təsiri haqqında çox az şey məlumdur. Üç çəmən növünün toxumları ilə əlaqəli bakteriya icmalarının metagenomik analizini apardıq (Festuca rubra, Lolium arundinaceaLolium perenne) aşağı nəmlik (LM) və yüksək nəmlik (HM) iqlimlərindən. Bakterial icmalar, 16S rRNA V3-V4 bölgələrinin yüksək məhsuldarlığı Illumina ilə xarakterizə olunurdu. Toxum cücərmə testləri apardıq və fərqli taksonomiya dərəcələrində müxtəlif bakteriya qruplarının bolluğu ilə toxum cücərməsi arasındakı əlaqəni təhlil etdik. İqlim toxumlarla əlaqəli bakteriya icmalarını təşkil etdi. LM toxumları əsasən Proteobakteriyalara (89%) təsir göstərir. HM toxumları, Proteobakteriyalar (50%) və Bacteroides (39%) daxil olmaqla daha sıx və daha fərqli bir bakteriya cəmiyyətini vektor etdi. Cins səviyyəsində, Pedobakter (20%), Sfingomonas (13%), Massilia (12%), Pantoea (12%) və Pseudomonas (11%) iqlim şəraitindən asılı olmayaraq bakteriya icmalarının əsas cinsləri idi. Massilia, PantoeaPseudomonas LM toxumları üstünlük təşkil edərkən, PedobakterSfingomonas HM toxumları üstünlük təşkil edir. Çəmən toxumlarının növləri bakterial icma tərkibinə təsir göstərməmişdir. Üç çəmən növünün toxumları, Actinobacteria, Bacteroidetes, Patescibacteria və Proteobacteria fillerindən 27 nəsildən ibarət olan əsas mikrobioma göstərdi. Yüksək və LM iqlimləri arasında müxtəliflik və sıxlıq baxımından toxum vektorlu mikroblardakı fərqlər nəm səviyyəsinin mikrobların kolonizasiyasına və toxum səthi toxumalarında (yapışan palealar və lemmalar) mikrob icmasının inkişafına təsirindən yarana bilər. HM iqlimlərində toxum vektorlu mikrobların daha çox müxtəlifliyi və sıxlığı şitillərə stresə dözməkdə və xəstəlik orqanizmləri ilə mübarizədə kömək etməklə fayda verə bilər, lakin bu sıx mikrob icması həmçinin qida maddələri üçün şitillərlə rəqabət apara bilər, toxumların cücərməsini və şitil böyüməsini yavaşlatır və ya modullaşdırır.

Açar sözlər: Yüksək məhsuldarlıq Metagenomics Nəm Toxumu mikrobları.

Maraqların toqquşması bəyanatı

Müəlliflər rəqabət aparan maraqlarının olmadığını bəyan edirlər.

Rəqəmlər

Şəkil 1. Metagenomik analizin qrafik iş axını…

Şəkil 1. Tədqiqatımızda metagenomik analizin qrafik iş axını.

Şəkil 2. Ştrix süjetinin təhlili…

Şəkil 2. Təyin olunmuş OTU -ların nisbi bolluğunu və paylanmasını göstərən bar sahəsi təhlili ...

Şəkil 3. İnamın…

Şəkil 3. Fərqli iqlim şəraiti (A), fərqli…

Şəkil 4. PCoA İmperatorunun planları…

Şəkil 4. Bray -Cuitis müxtəliflik matrisinə əsaslanan PCoA İmperator planları.

Nümunələr səpələnmiş…

Şəkil 5. Nömrəni göstərən Venn diaqramları…

Şəkil 5. Fərqli iqlim (A) arasında paylaşılan bakteriya cinslərinin sayını göstərən Venn diaqramları…

Şəkil 6. Toxum cücərmə nisbətinin korrelyasiyası ...

Şəkil 6. Fərqli taksonomiyada bakteriya qruplarının bolluğu ilə toxum cücərmə nisbətinin əlaqəsi ...

Şəkil 7. Orta toxum cücərmə nisbəti...

Şəkil 7. Toxumların cücərmə müddətinin müxtəlif bakteriya qruplarının bolluğu ilə əlaqəsi…


Dəyişən qar örtüyü altında Arktik dənizindəki yosun və bakteriya icmalarının mövsümi dinamikası

Dəniz buzlarında diatomların və heterotrof bakteriyaların bolluğu yaz aylarında sürətlə artır. Bununla belə, bu mikroorqanizmlərin sayı və fəaliyyəti dəyişən ətraf mühit şəraitinə və bu müddət ərzində yosun icmasının potensial taksonomik tərkibinə görə dəyişir. Bu araşdırmada, Nunavut, Dease Strait'deki yaz dibi buz icma tərkibini qiymətləndirdik və xlorofilin potensial nəzarətlərini araşdırdıq. a (chl a), hissəcikli üzvi karbon (POC), hüceyrə bolluğu və martın əvvəlindən iyunun əvvəlinə qədər istehsal. Fotosintetik nanoeukariotun (2-20 μm) bolluğunu qiymətləndirmək üçün axın sitometriyasından istifadə edərək, axın sitometriyası ilə aşkar edilən maksimum ölçü 20 mkm-ə yaxın uzunluqlu pennat diatomlarının bol olduğu hallar istisna olmaqla, işıq mikroskopiyasının saylarına çox oxşar nəticələr verdiyini gördük.İki üsuldan nanoeukaryotların orta bolluğundan istifadə edərək, yaz boyu buz yosunları cəmiyyətini təşkil edən hüceyrələrin ölçüsündə əsasən piko-dan (<2 μm) nano- və mikroeukariotlara (20-200 μm) qədər dəyişikliyi sənədləşdirdik. Buz yosunlarının ölçüsündəki bu dəyişiklik, diatomların çiçəklənməsinə uyğundur a, POC və ilkin məhsuldarlıq. Aşağı duzlu səth suları, qida maddələrinin məhdudluğu, habelə dondakı buzda mövsümi olaraq artan işıq, mərkəzli diatomun üstünlüyünü dəstəkləyirdi. Attheya spp. Bu tədqiqatda heterotrof bakteriyaların sayının və məhsuldarlığının artması, potensial olaraq, həll edilmiş üzvi karbon substratı ilə təchiz edilməsi səbəbindən fotosintetik pikoökaryot hüceyrələrinin sayı ilə əlaqələndirildi. Nəticələrimiz göstərir ki, Arktika üçün aşağı qida maddələri və dəniz buzunun dibinə daha çox işıq ötürülməsi ehtimal olunan gələcək şərtlər, daha xarakterik pennate diatom üstünlük təşkil edən icma ilə müqayisədə mərkəzli diatomların üstünlük təşkil etdiyi bir buz yosunu cəmiyyətinə üstünlük verə bilər.

Bu, abunə məzmununun, qurumunuz vasitəsilə girişin önizləməsidir.


Məzmun

Biofilmlərin mənşəyi

Biofilmlərin, primitiv Yer dövründə, prokaryotların müdafiə mexanizmi olaraq meydana gəldiyi fərziyyəsi irəli sürülür, çünki o dövrdəki şərtlər onların yaşaması üçün çox sərt idi. Biofilmlər, biyofilmdəki hüceyrələr arasında kompleks qarşılıqlı əlaqələrin inkişafını təşviq edərək, homeostaz təmin edərək prokaryotik hüceyrələri qoruyur. [3]

Biofilmlərin əmələ gəlməsi Redaktə edin

Biofilmin əmələ gəlməsi sərbəst üzən mikroorqanizmlərin səthə yapışması ilə başlayır. [8] [5] Bir biofilmin ilk kolonist bakteriyaları əvvəlcə zəif van der Waals qüvvələri və hidrofob təsirlər nəticəsində səthə yapışa bilər. [15] [16] Əgər kolonistlər dərhal səthdən ayrılmazsa, pili kimi hüceyrə yapışma strukturlarından istifadə edərək özlərini daha qalıcı şəkildə bağlaya bilərlər. Anoksik qrunt sularında yaşayan unikal arxey qrupu hami adlanan oxşar strukturlara malikdir. Hər bir hamus bir-birinə və ya bir səthə yapışdırmaq üçün istifadə olunan üç çəngəl əlavəsi olan uzun bir borudur və cəmiyyətin inkişafına imkan verir. [17] [18]

Hidrofobiklik bakteriyaların biofilm yaratmaq qabiliyyətini də təsir edə bilər. Artan hidrofobikliyi olan bakteriyalar, substrat ilə bakteriya arasında itələməni azaldır. [19] Bəzi bakteriya növləri, hərəkətliliyinin məhdud olması səbəbindən tək başına müvəffəqiyyətlə bir səthə yapışa bilmir, əksinə özünü matrisə və ya birbaşa digər, daha əvvəlki bakteriya kolonistlərinə bağlaya bilir. Hərəkətsiz bakteriyalar səthləri tanıya bilməz və ya hərəkət edən bakteriyalar qədər asanlıqla birləşə bilməz. [19]

Səthi kolonizasiya zamanı bakteriya hüceyrələri N-asil homoserin lakton (AHL) kimi kvorum algılama (QS) məhsulları istifadə edərək ünsiyyət qura bilirlər. Kolonizasiya başladıqdan sonra, biofilm hüceyrə bölünməsi və işə qəbulun birləşməsi ilə böyüyür. Polisaxarid matrisləri adətən bakterial biofilmləri əhatə edir. Polisakaridlərə əlavə olaraq, bu matrislər minerallar, torpaq hissəcikləri və eritrositlər və fibrin kimi qan komponentləri də daxil olmaqla ətraf mühitin materiallarını da ehtiva edə bilər. [19] Biofilmin formalaşmasının son mərhələsi dispersiya adlanır və biofilmin qurulduğu və yalnız forma və ölçüdə dəyişə biləcəyi mərhələdir.

Biofilmin inkişafı məcmu hüceyrə koloniyasının (və ya koloniyalarının) getdikcə daha dözümlü olmasına [20] və ya antibiotiklərə qarşı davamlı olmasına imkan verə bilər. Hüceyrə-hüceyrə ünsiyyətinin və ya kvorum algılamasının bir neçə bakteriya növündə biofilmin meydana gəlməsində iştirak etdiyi göstərilmişdir. [21]

Biofilmlər mikrobların inkişaf prosesinin məhsuludur. [22] Proses biofilmin inkişafının beş əsas mərhələsi ilə ümumiləşdirilir (sağdakı şəklə baxın): [23]

  1. İlkin əlavə
  2. Geri dönməz qoşma
  3. Yetkinlik I
  4. Yetişmə II
  5. Dispersiya

Biofilm koloniyasından hüceyrələrin yayılması biofilmin həyat dövrünün vacib mərhələsidir. Dağılma biofilmlərin yeni səthlərə yayılmasına və koloniyalaşmasına imkan verir. Dispersin B və deoksiribonukleaza kimi biofilmin hüceyrədənkənar matrisini parçalayan fermentlər biofilmin yayılmasına kömək edə bilər. [24] [25] Biofilm matrisini aşağı salan fermentlər anti-biofilm agentləri kimi faydalı ola bilər. [26] [27] Sübutlar göstərir ki, bir yağ turşusu xəbərçisi, cis-2-decenoic turşusu, biofilm koloniyalarının dağılmasını və böyüməsini maneə törətmək qabiliyyətinə malikdir. Tərəfindən ifraz olunur Pseudomonas aeruginosa, bu birləşmə bir neçə növ bakteriya və mayada sikloheteromorf hüceyrələri induksiya edir. Candida albicans. [28] Nitrik oksidin bir neçə bakteriya növünün [29] [30] biofilmlərinin sub-toksik konsentrasiyalarda dağılmasına səbəb olduğu da sübut edilmişdir. Azot oksidi, biofilmlərin səbəb olduğu xroniki infeksiyalardan əziyyət çəkən xəstələr üçün bir müalicə olaraq potensiala malikdir. [31]

Ümumiyyətlə, biofilmlərdən dağılmış hüceyrələrin dərhal planktonik böyümə fazasına keçdiyi güman edilirdi. Ancaq araşdırmalar səpələnmiş hüceyrələrin fiziologiyasının olduğunu göstərdi Pseudomonas aeruginosa biofilmlər planktonik və biofilm hüceyrələrindən çox fərqlidir. [32] [33] Deməli, dağılma prosesi bakteriyalarda biofilmdən planktonik həyat tərzinə keçid zamanı bənzərsiz bir mərhələdir. Dağılan hüceyrələrin makrofaglara qarşı yüksək virulent olduğu aşkar edilmişdir Caenorhabditis elegans, lakin planktonik hüceyrələrlə müqayisədə dəmir stresinə qarşı çox həssasdır. [32]

Biofilmlər, əsasən, yüksək rütubətli iqlimlərdə, maye səthlərdə və yarpaqların səthində üzən paspaslar şəklində əmələ gələ bilsələr də, sulu məhlulun altına batmış və ya məruz qalmış bərk substratlarda olur. Böyümə üçün kifayət qədər qaynaq verildikdə, bir biofilm tezliklə makroskopik olacaq (çılpaq gözlə görüləcək). Biofilmlər bir çox müxtəlif növ mikroorqanizmlər ehtiva edə bilər, məsələn. bakteriyalar, arxealar, protozoa, göbələklər və yosunlar hər bir qrup xüsusi metabolik funksiyaları yerinə yetirir. Ancaq bəzi orqanizmlər müəyyən şərtlər altında tək növlü filmlər meydana gətirəcəklər. Bir biofilmdəki sosial quruluş (əməkdaşlıq/rəqabət), mövcud olan müxtəlif növlərdən çox asılıdır. [34]

Hüceyrədənkənar matrisə düzəliş edin

EPS matrisi ekzopolisakkaridlərdən, zülallardan və nuklein turşularından ibarətdir. [35] [36] [37] EPS -in böyük bir hissəsi az və ya çox güclü şəkildə hidratlıdır, lakin hidrofob EPS də meydana gəlir, buna bir nümunə bir sıra mikroorqanizmlər tərəfindən istehsal olunan sellülozdur [38]. Bu matris, içindəki hüceyrələri əhatə edir və biokimyəvi siqnallar və gen mübadiləsi vasitəsi ilə aralarındakı ünsiyyəti asanlaşdırır. EPS matrisi həmçinin hüceyrədənkənar fermentləri tutur və onları hüceyrələrə yaxın yerdə saxlayır. Beləliklə, matris xarici həzm sistemini təmsil edir və müxtəlif növlərin sabit sinergetik mikrokonsorsiumlarına imkan verir. [39] Bəzi biofilmlərdə qida maddələrinin və siqnal molekullarının paylanmasına kömək edən su kanalları olduğu aşkar edilmişdir. [40] Bu matris kifayət qədər güclüdür ki, müəyyən şəraitdə biofilmlər fosilləşə bilər (Stromatolitlər).

Bir biofilmdə yaşayan bakteriyalar, ümumiyyətlə eyni növün sərbəst üzən bakteriyalarından xeyli fərqli xüsusiyyətlərə malikdirlər, çünki filmin sıx və qorunan mühiti onlara müxtəlif yollarla əməkdaşlıq etməyə və qarşılıqlı əlaqə qurmağa imkan verir. [41] Bu mühitin bir faydası yuyucu vasitələrə və antibiotiklərə qarşı artan müqavimətdir, çünki sıx hüceyrədənkənar matriks və hüceyrələrin xarici təbəqəsi cəmiyyətin daxili hissəsini qoruyur. [42] Bəzi hallarda antibiotik müqaviməti 5000 dəfəyə qədər artırıla bilər. [43] Yanal gen köçürülməsi tez -tez bakterial və arxaeal biofilmlərdə [44] asanlaşdırılır və daha sabit bir biofilm quruluşuna səbəb olur. [45] Hüceyrədənkənar DNT bir çox fərqli mikrob biofilminin əsas struktur komponentidir. [46] Hüceyrədənkənar DNT -nin enzimatik deqradasiyası biofilm quruluşunu zəiflədə və mikrob hüceyrələrini səthdən azad edə bilər.

Bununla belə, biofilmlər həmişə antibiotiklərə daha az həssas olmur. Məsələn, biofilm forması Pseudomonas aeruginosa Antimikrobiyallara stasionar fazalı planktonik hüceyrələrdən daha çox müqavimət göstərmir, baxmayaraq ki, biofilm logaritmik fazalı planktonik hüceyrələrlə müqayisə edildikdə, biofilm antimikrobiyallara qarşı daha çox müqavimət göstərir. Həm stasionar fazalı hüceyrələrdə, həm də biofilmlərdə antibiotiklərə qarşı bu müqavimət davamlı hüceyrələrin olması ilə bağlı ola bilər. [47]

Biofilmlər üzvi həyatda hər yerdə var. Demək olar ki, hər növ mikroorqanizm, səthlərə və bir -birinə yapışa biləcək mexanizmlərə malikdir. Biofilmlər, steril olmayan sulu və ya nəmli mühitlərdə, demək olar ki, tökülməyən hər səthdə meydana gələcək. Biofilmlər ən həddindən artıq mühitlərdə böyüyə bilər: məsələn, çox asidikdən çox qələviyə qədər donmuş buzlaqlara qədər olan qaynar bulaqların son dərəcə isti, şirin sularından.

Biofilmlər əksər axınların və ya çayların dibində qayalarda və çınqıllarda tapıla bilər və tez -tez durğun su hovuzlarının səthlərində əmələ gəlir. Biofilmlər çaylarda və çaylarda qida zəncirlərinin vacib komponentləridir və bir çox balığın bəsləndiyi suda yaşayan onurğasızlar tərəfindən otlanır. Biofilmlər bitkilərin səthində və içərisində olur. Ya məhsul xəstəliyinə töhfə verə bilər, ya da kök nodüllərində azot təyin edən rizobiya vəziyyətində olduğu kimi, bitki ilə birlikdə simbiyotik olaraq mövcuddur. [48] ​​Biofilmlərlə əlaqəli məhsul xəstəliklərinə nümunələr arasında Sitrus Canker, Pierce's üzüm xəstəliyi və bibər və pomidor kimi bitkilərin Bakterial Ləkəsi daxildir. [49]

Toxunan filtrlər Redaktə edin

Çirkab suların təmizlənməsi işlərində çirkləndirici filtrlər çirklənmiş çirkab çirkləndiricilərdən yüksək təsirli şəkildə təmizləyicilərdir. Çox böyük bir səth sahəsinə sahib olmaq üçün hazırlanmış sərt materialdan ibarət bir yataq üzərində maye süzərək işləyirlər. Ortamın səthində çirkləndiriciləri udan, adsorbsiya edən və metabolizə edən kompleks bir bio-film əmələ gəlir. Biofilm sürətlə böyüyür və media üzərində tutmaq üçün çox qalınlaşdıqda yuyulur və yeni böyüyən filmlə əvəz olunur. Yuyulmuş ("kəsilmiş") film yüksək təmizlənmiş tullantı suyu buraxmaq üçün maye axınından çıxarılır. [50]

Yavaş qum filtri Düzenle

Yavaş qum filtrləri içməli bir məhsul istehsal etmək üçün çiy suyu təmizləmək üçün suyun təmizlənməsində istifadə olunur. Hipogeal təbəqə və ya adlanan bir biofilmin əmələ gəlməsi ilə işləyirlər Schmutzdecke incə qum qatının üst bir neçə millimetrində. The Schmutzdecke Əməliyyatın ilk 10-20 günündə [51] əmələ gəlir və bakteriya, göbələk, protozoa, rotifera və bir sıra su böcəyi sürfələrindən ibarətdir. Bir epigeal biofilm yaşlandıqca, daha çox yosun inkişaf etməyə meyllidir və bəzi bryozoa, salyangoz və Annelid qurdları da daxil olmaqla daha böyük su orqanizmləri mövcud ola bilər. Səth biofilmi, içməli suyun təmizlənməsində effektiv təmizlənməni təmin edən təbəqədir, altdakı qum isə bu bioloji təmizləyici təbəqənin dəstəkləyici mühitini təmin edir. Su hipogeal təbəqədən keçərkən xarici maddələrin hissəcikləri selikli matriksdə sıxılır və həll olunan üzvi maddə adsorbsiya olunur. Çirkləndiricilər bakteriyalar, göbələklər və protozoa tərəfindən metabolizə olunur. Nümunəvi bir yavaş qum filtrindən çıxarılan su, 90-99% bakteriya hüceyrə sayını azaltmaqla əla keyfiyyətə malikdir. [52]

Rizosferi redaktə edin

Bitki mənşəli mikroblar bitkilərin böyüməsini təşviq edən rizobakteriyalar kimi təsnif edilə bilər. [53] Bu bitki böyüməsini təşviq edənlər bitkilərin köklərini koloniyalaşdırır və azot fiksasiyası, patogenin yatırılması, göbələk əleyhinə xüsusiyyətlər və üzvi materialların parçalanması da daxil olmaqla, onların sahibləri üçün geniş spektrli faydalı funksiyaları təmin edir. [54] Bu funksiyalardan biri induksiya edilmiş sistem müqaviməti (ISR) [55] və ya patogen mikroblar tərəfindən tetiklenen induksiya edilmiş sistemik reaksiyalar (patogenin səbəb olduğu sistemli qazanılmış müqavimət) yolu ilə patogen, torpaqdan qaynaqlanan bakteriyalara və göbələklərə qarşı müdafiədir. [56] Bitki eksudatları, ev sahibi spesifik bakteriyaların kolonizə etməsi üçün kimyəvi siqnal rolunu oynayır. [57] Rizobakteriyaların kolonizasiya addımlarına cazibədarlıqlar, tanınma, bağlılıq, kolonizasiya və böyümə daxildir. [54] Faydalı olduğu və biofilm yaradan bakteriyalar daxildir Bacillus, Pseudomonas,Azospirillum. [58] [59] Rizosferdəki biofilmlər çox vaxt patogen və ya bitkinin səbəb olduğu sistem müqavimətləri ilə nəticələnir. Bakteriyanın səthindəki molekulyar xüsusiyyətlər bitki sahibinin immun reaksiyasına səbəb olur. [57] Bu mikrobla əlaqəli molekullar bitki hüceyrələrinin səthindəki reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə olur və bir sıra lokuslarda bir neçə fərqli genin daxil olduğu düşünülən biokimyəvi reaksiyanı aktivləşdirir. [57] Bir neçə digər siqnal molekulu həm induksiyalı sistem cavabları, həm də jasmonic turşusu və etilen kimi patojenin yaratdığı sistemli reaksiyalarla əlaqələndirilmişdir. [54] Bitki hüceyrələri tərəfindən patogenlərin komponentləri olaraq tanınan bakterial flagella və lipopolisaccharides kimi hüceyrə zərf komponentləri. [60] Pseudomonas tərəfindən istehsal olunan bəzi dəmir metabolitlərinin də induksiyalı sistemli reaksiya yaratdıqları göstərilmişdir. [57] Biofilmin bu funksiyası bitkilərin patogenlərə qarşı daha güclü müqavimət yaratmasına kömək edir.

Bir biofilm meydana gətirən PGPR tərəfindən kolonizasiya edilən bitkilər sistematik müqavimət qazanmış və patogenlərə qarşı müdafiə üçün hazırlanmışdır. Bu o deməkdir ki, bitkini patogenlərdən qorumaq üçün işləyən zülalların istehsalı üçün lazım olan genlər ifadə edilmişdir və bitki patogenlərlə mübarizə aparmaq üçün sərbəst buraxılacaq birləşmələrin "ehtiyatına" malikdir. [57] Hazırlanmış bir müdafiə sistemi, patojenin səbəb olduğu infeksiyaya daha sürətli reaksiya verir və özlərini qurmadan əvvəl patogenləri sapdıra bilər. [61] Bitkilər lignin istehsalını artırır, hüceyrə divarlarını gücləndirir və patogenlərin hüceyrəyə nüfuz etməsini çətinləşdirir, eyni zamanda artıq yoluxmuş hüceyrələrə qida maddələrini kəsərək işğalı effektiv şəkildə dayandırır. [54] Onlar patogenlərin böyüməsinin qarşısını alan fitoaleksinlər, xitinazlar və proteinaz inhibitorları kimi antimikrobiyal birləşmələr istehsal edirlər. [56] Xəstəliyin qarşısının alınması və patogenlərə qarşı müqavimətin bu funksiyaları son nəticədə kənd təsərrüfatı istehsalının artmasına və kimyəvi pestisidlərin, herbisidlərin və funqisidlərin istifadəsinin azalmasına gətirib çıxarır, çünki xəstəlik səbəbindən məhsul itkisi azalır. [62] İndüktif sistem müqaviməti və patojenin səbəb olduğu sistematik qazanılmış müqavimət, rizosferdəki biofilmlərin həm potensial funksiyalarıdır, həm də təhlükəli kimyəvi maddələrdən istifadə etmədən xəstəliklərin qarşısının alınmasına təsir göstərdikləri üçün yeni dövr kənd təsərrüfatı təcrübələrinə tətbiq edildikdə nəzərə alınmalıdır.

Məməli bağırsaqları Düzəliş edin

2003 -cü ildə edilən araşdırmalar, bağırsaq sisteminin bağırsaqda biofilm inkişafını dəstəklədiyini aşkar etdi. Bu, əsasən immunitet sistemi tərəfindən ən çox istehsal olunan iki molekulun biofilm istehsalını dəstəkləməsi və bağırsaqda inkişaf etdirilən biofilmlərlə əlaqəli olması ilə dəstəkləndi. Bu, xüsusilə vacibdir, çünki əlavədə bu bakterial biofilmlərin kütləvi miqdarı var. [63] Bu kəşf, əlavənin mümkün funksiyasını və bağırsağın yaxşı bağırsaq florası ilə bağırsağın yenidən aşılanmasına kömək edə biləcəyi fikrini fərqləndirməyə kömək edir.

İnsan mühiti redaktəsi

İnsan mühitində biofilmlər duşlarda çox asanlıqla böyüyə bilər, çünki biofilmin inkişafı üçün nəmli və isti bir mühit təmin edir. Su və kanalizasiya borularının içərisində biofilmlər əmələ gələrək tıxanma və korroziyaya səbəb ola bilər. Döşəmə və tezgahlardakı biofilmlər, qida hazırlama sahələrində sanitariyanı çətinləşdirə bilər. Torpaqdakı biofilm bioloji tıxanmaya səbəb ola bilər. Soyuducu və ya isitmə suyu sistemlərindəki biofilmlərin istilik ötürülməsini azaltdığı məlumdur. [64] Dəniz mühəndisliyi sistemlərində, dənizdəki neft və qaz sənayesinin boru kəmərləri kimi biofilmlər [65] əhəmiyyətli korroziya problemlərinə yol aça bilər. Korroziya əsasən abiotik amillərdən qaynaqlanır, lakin korroziyanın ən azı 20% -i metal səthə yapışan mikroorqanizmlərdən qaynaqlanır (yəni mikrobdan təsirlənmiş korroziya).

Gəminin çirklənməsi Redaktə edin

Qayıq gövdələrinə bakterial yapışma dəniz gəmilərinin bioloji çirklənməsi üçün əsas kimi xidmət edir. Bir bakteriya filmi meydana gəldikdən sonra barnacles kimi digər dəniz canlılarının yapışması daha asan olur. Bu cür çirklənmə gəminin maksimal sürətini 20%-ə qədər azalda bilər, səfərləri uzadır və yanacaq sərf edir. Yenidən qurulmaq və yenidən rənglənmək üçün quru dokda qalma vaxtı gəmi aktivlərinin məhsuldarlığını azaldır və gəmilərin korpusundan dəniz orqanizmlərinin korroziyaya uğraması və mexaniki çıxarılması (qırılması) səbəbindən gəmilərin faydalı ömrü də azalır.

Stromatolitlər Redaktə edin

Stromatolitlər, çöküntü taxıllarının mikrob biofilmləri, xüsusən də siyanobakteriyalar tərəfindən tutulması, bağlanması və sementlənməsi nəticəsində dayaz suda əmələ gələn qatlı akkretion quruluşlardır. Stromatolitlərə Yerdəki həyatın ən qədim qeydlərindən bəziləri daxildir və bu gün də formalaşır.

Diş lövhəsi Redaktə edin

İnsan bədənində, biofilmlər diş lövhəsi olaraq dişlərdə olur və burada diş çürüməsinə və diş əti xəstəliyinə səbəb ola bilər. Bu biofilmlər ya diş alətləri ilə çıxarıla bilən, ya da çıxarmaq daha çətin olan kireçli vəziyyətdə ola bilər. Təmizləmə üsullarına antimikrobiklər də daxil ola bilər. [66]

Diş lövhəsi, dişlərə yapışan və bir çox bakteriya və göbələk növündən (məsələn Streptococcus mutansCandida albicans), tüpürcək polimerlərinə və mikrob hüceyrədənkənar məhsullara daxil edilmişdir. Mikroorqanizmlərin yığılması diş və diş əti toxumalarını yüksək miqdarda bakterial metabolitlərə məruz qoyur ki, bu da diş xəstəlikləri ilə nəticələnir. [67] Dişlərin səthindəki biofilm tez-tez oksidləşdirici stresə [68] və turşu stresinə məruz qalır. [69] Pəhriz karbohidratları oral biofilmlərdə pH-ın 4 və daha aşağı dəyərlərinə (turşu stressi) kəskin azalmasına səbəb ola bilər. [69] 37 °C bədən temperaturunda 4 pH DNT-nin depurinasiyasına səbəb olur və DNT-də apurinik (AP) yerləri, [70] xüsusilə guaninin itirilməsinə səbəb olur. [71]

Zaman keçdikcə inkişaf etməsinə icazə verilərsə, diş lövhəsi olan biofilm diş çürükləri ilə nəticələnə bilər. Diş biofilmi daxilində balanslaşdırılmış populyasiyalardan ekoloji sürüşmə müəyyən (kariogen) mikrobioloji populyasiyalar ətraf mühit onlara üstünlük verdikdə üstünlük təşkil etməyə başlayır. Asidogen, asidik və kariogen mikrobioloji populyasiyaya keçid fermentləşdirilmiş pəhriz karbohidratlarının tez -tez istifadəsi ilə inkişaf edir və saxlanılır.Biofilmdə əmələ gələn aktivliyin dəyişməsi (və nəticədə biofilm daxilində, diş səthində turşu istehsalı) demineralizasiya və remineralizasiya arasında balanssızlıq ilə əlaqədardır ki, bu da dişin sərt toxumalarında (emaye və sonra dentin) xalis mineral itkisinə səbəb olur, əlamət və simptom çürük lezyon olması. Diş lövhəsinin biofilminin yetişməsinin qarşısını almaqla və ya onu qeyri-kariogen vəziyyətə qaytarmaqla, diş çürüklərinin qarşısını almaq və həbs etmək olar. [72] Buna fermentləşdirilə bilən karbohidratların tədarükünü azaltmaq (yəni şəkər qəbulu) və biofilmin tez-tez çıxarılması (yəni diş fırçası) kimi davranış addımı ilə nail olmaq olar.

Hüceyrələrarası ünsiyyət Redaktə edin

İçərisində bir peptid feromon kvorum algılayıcı siqnal sistemi S. mutans genetik səriştəni idarə edən səriştəni stimullaşdıran peptidi (CSP) ehtiva edir. [73] [74] Genetik kompetensiya, bir hüceyrənin başqa bir hüceyrə tərəfindən salınan DNT -ni götürmə qabiliyyətidir. Yetkinlik, yüksək hüceyrə sıxlığı və/və ya stres şəraitində, səlahiyyətli hüceyrə ilə yaxınlıqdakı donor hüceyrələrdən ayrılan DNT arasında qarşılıqlı əlaqə üçün maksimum imkanın olduğu bir şəraitdə cinsi əlaqənin bir növü olan genetik çevrilməyə səbəb ola bilər. Bu sistem ən yaxşı şəkildə ifadə edildikdə S. mutans hüceyrələr aktiv şəkildə böyüyən bir biofilmdə yaşayır. Biofilm yetişdirilir S. mutans hüceyrələr genetik olaraq 10-600 qat daha yüksək sürətlə çevrilir S. mutans mayedə asılmış sərbəst üzən planktonik hüceyrələr kimi böyüyür. [73]

Zaman biofilm, ehtiva edir S. mutans və əlaqəli oral streptokoklar, turşu stressinə məruz qalır, regulonun regulonu induksiya olunur, bu da turşu tərəfindən öldürülməyə qarşı müqavimətə səbəb olur. [69] Michod və başqalarının qeyd etdiyi kimi, bakterial patogenlərdə transformasiya, ehtimal ki, DNT zədələrinin effektiv və səmərəli rekombinasiyalı təmirini təmin edir. [75] Belə görünür ki S. mutans ağız biofilmlərində tez -tez meydana gələn turşu stressindən, qismən, bacarıq və çevrilmənin təmin etdiyi rekombinasiyalı təmir yolu ilə sağ qala bilir.

Yırtıcı-yırtıcı qarşılıqlı əlaqə

Torpaqda yaşayan nematod kimi biofilmlər və bakteriyalılar arasında yırtıcı-yırtıcı qarşılıqlı əlaqə caenorhabditis elegans, geniş araşdırılmışdı. Yapışqan matris istehsalı və aqreqatların əmələ gəlməsi yolu ilə, Yersinia pestis biofilmlər ağzını maneə törətməklə qidalanmanın qarşısını ala bilər C. elegans. [76] Üstəlik, Pseudomonas aeruginosa biofilmlər sürüşmə hərəkətliliyinə mane ola bilər C. elegans, 'bataqlıq fenotipi' olaraq adlandırılan, tələyə səbəb olur C. elegans biofilmlər daxilində və həssas biofilmlərlə qidalanmaq üçün nematodların araşdırılmasının qarşısını alır. [77] Bu, yırtıcı heyvanın qidalanma və çoxalma qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldıb, bununla da biofilmlərin sağ qalmasına kömək etdi.

Çoxlu müxtəlif bakteriyalar biofilmlər əmələ gətirir, o cümlədən qram-müsbət (məsələn, Bacillus spp, Listeria monositogenlər, Stafilokok spp və laktik turşu bakteriyaları da daxil olmaqla Laktobacillus plantarumLaktokok laktis) və qram-mənfi növlər (məs. Escherichia coli, və ya Pseudomonas aeruginosa). [78] Siyanobakteriyalar da su mühitində biofilmlər əmələ gətirirlər. [79]

Biofilmlər bitkiləri kolonizə edən bakteriyalardan əmələ gəlir. Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescensvə bitkilərlə əlaqəli, yarpaqlarda, köklərdə və torpaqda olan və təbii izolatlarının çoxu biofilmlər meydana gətirən ümumi bitkilərlə əlaqəli pseudomonadlar. [80] kimi paxlalı bitkilərin bir çox azot təyin edən simbionları Rhizobium leguminosarumSinorizobium meliloti paxlalı bitkilərin köklərində və digər inert səthlərdə biofilmlər əmələ gətirirlər. [80]

Bakteriyalarla yanaşı, biofilmlər də arxe [44] və göbələklər də daxil olmaqla bir sıra ökaryotik orqanizmlər tərəfindən yaradılır. Cryptococcus laurentii [81] və mikro yosunlar. Mikro yosunlar arasında, biofilmlərin əsas atalarından biri, dünyada təzə və dəniz mühitini kolonizə edən diatomlardır. [82] [83]

Ökaryotlardan qaynaqlanan xəstəliklə əlaqəli biofilmlər və biofilmlərdəki digər növlər üçün aşağıya baxın.

Biofilmlərin, bütün infeksiyaların 80% -i, bədəndəki müxtəlif mikrob infeksiyalarına qarışdığı təsbit edildi. [84] Biofilmlərin təsir etdiyi yoluxucu proseslərə bakterial vaginoz, sidik yollarının infeksiyaları, kateter infeksiyaları, orta qulaq infeksiyaları, diş lövhəsinin əmələ gəlməsi, [85] diş əti iltihabı, kontakt linzaların örtülməsi [86] və daha azları kimi ümumi problemlər daxildir. endokardit, kistik fibroz infeksiyaları və birgə protezlər, ürək qapaqları və fəqərəarası disk kimi daimi daimi cihazların infeksiyaları kimi ümumi, lakin daha ölümcül proseslər. [87] [88] [89] Biofilmin ilk vizual sübutu onurğa əməliyyatından sonra qeydə alınmışdır. [90] İnfeksiyanın klinik təzahürü olmadıqda, emprenye edilmiş bakteriyaların implant ətrafında bir biofilm meydana gətirə biləcəyi və bu biofilmin yuyulma da daxil olmaqla, müasir diaqnostik üsullarla aşkarlanmadan qala biləcəyi təsbit edildi. İmplant biofilmi tez-tez "aseptik" psevdartroz hallarında olur. [90] [91] [92] Bundan başqa, qeyd edilmişdir ki, bakterial biofilmlər dəri yaralarının sağalmasını zəiflədə və yoluxmuş dəri yaralarının sağalmasında və ya müalicəsində yerli antibakterial effektivliyi azalda bilər. [93] nin müxtəlifliyi P. aeruginosa biofilmdəki hüceyrələrin kistik fibrozlu insanların yoluxmuş ağciyərlərinin müalicəsini çətinləşdirdiyi düşünülür. [13] Xroniki yaraların uğurlu müalicəsi üçün yaralarda biofilmlərin erkən aşkarlanması çox vacibdir. Yaşayan yaralarda plankton bakteriyalarını müəyyən etmək üçün bir çox texnika inkişaf etsə də, az adam bakterial biofilmləri tez və dəqiq müəyyən edə bilmişdir. Müalicənin vaxtında başlanmasına imkan vermək üçün çarpayının yanında biofilm kolonizasiyasının müəyyən edilməsi və monitorinqi üçün vasitələr tapmaq üçün gələcək tədqiqatlara ehtiyac var. [94]

Xroniki sinüzitdən əməliyyat olunan xəstələrin 80%-nin çıxarılan toxumasında biofilmlərin olduğu göstərilmişdir. Normal kirpik və qədəh hüceyrə morfologiyasına malik biofilmləri olmayan nəzarət qruplarından fərqli olaraq, biofilmləri olan xəstələrdə kirpiklər və qədəh hüceyrələrindən təmizləndiyi göstərildi. [95] Biofilmlər, adı çəkilən 10 sağlam nəzarətdən ikisinin nümunələrində də tapıldı. İntraoperativ mədəniyyətlərdən alınan bakteriya növləri müvafiq xəstənin toxumasında olan biofilmdəki bakteriya növlərinə uyğun gəlmirdi. Başqa sözlə, bakteriyalar mövcud olsa da mədəniyyətlər mənfi idi. [96] Canlı heyvanlarda böyüyən bakteriya hüceyrələrini fərqləndirmək üçün yeni boyama üsulları hazırlanır. allergiya-iltihablı toxumalardan. [97]

Tədqiqatlar göstərmişdir ki, β-laktam antibiotiklərinin sub-terapevtik səviyyələrində biofilm əmələ gəlməsinə səbəb olur. Staphylococcus aureus. Antibiotikin bu sub-terapevtik səviyyəsi antibiotiklərin kənd təsərrüfatında böyümə stimulyatoru kimi istifadəsi və ya antibiotik terapiyasının normal gedişi zamanı yarana bilər. Aşağı səviyyəli metisilinin səbəb olduğu biofilm meydana gəlməsi, DNase tərəfindən inhibe edildi, bu da antibiotikin terapevtik səviyyələrinin hüceyrədənkənar DNT sərbəst buraxılmasına səbəb olduğunu göstərir. [98] Üstəlik, təkamül nöqteyi-nəzərindən, patogen mikroblarda ümumilik faciəsinin yaradılması, patogen mikrobların vəhşi tipli "kooperatorlarını" işğal edə bilən genetik olaraq hazırlanmış invaziv fırıldaqçılar vasitəsilə biofilmlərin yaratdığı xroniki infeksiyalar üçün qabaqcıl müalicə üsullarını təmin edə bilər. kooperator populyasiyaları yoxa çıxana və ya ümumi populyasiya kooperativləri və fırıldaqçılar yox olana qədər bakteriyalar. [99]

Pseudomonas aeruginosa Redaktə et

P. aeruginosa biofilmlə əlaqəli müxtəlif növ xroniki infeksiyalarda iştirak etdiyi üçün tez-tez istifadə olunan bir biofilm model orqanizmini təmsil edir. [35] Bu cür infeksiyalara misal olaraq kistik fibrozlu (KF) xəstələrdə xroniki yaralar, xroniki otit mediası, xroniki prostatit və xroniki ağciyər infeksiyalarını göstərmək olar. KF xəstələrinin təxminən 80% -də əsasən xroniki ağciyər infeksiyası var P. aeruginosa PMN ilə əhatə olunmuş səthə bağlı olmayan biyofilmlərdə böyüyür. [100] İnfeksiya, aqressiv antibiotik müalicəsinə baxmayaraq mövcud olaraq qalır və ağciyərlərə davamlı iltihablı ziyan səbəbiylə KF xəstələrində ümumi ölüm səbəbidir. [35] KF olan xəstələrdə, erkən biofilm inkişafının müalicəsi üçün bir terapiya, biofilmi struktur olaraq zəiflətmək üçün DNase istifadə etməkdir. [4] [101]

Streptococcus pneumoniae Redaktə et

S. pneumoniae uşaqlarda və yaşlılarda cəmiyyət tərəfindən əldə edilən sətəlcəm və meningitin, HİV-ə yoluxmuş insanlarda sepsisin əsas səbəbidir. Nə vaxt S. pneumoniae biofilmlərdə böyüyür, oksidləşdirici stresə cavab verən və səriştəni yaradan genlər xüsusi olaraq ifadə edilir. [102] Biofilmin formalaşması səriştəli stimullaşdırıcı peptiddən (CSP) asılıdır. CSP eyni zamanda bir kvorum hiss edən peptid kimi də fəaliyyət göstərir. O, təkcə biofilmin əmələ gəlməsinə təkan vermir, həm də pnevmoniya və meningitdə virulentliyi artırır.

Bacarıqların inkişafı və biofilmin formalaşmasının uyğunlaşması olduğu irəli sürülmüşdür S. pneumoniae ev sahibinin müdafiəsindən sağ çıxmaq. [75] Xüsusilə, ev sahibinin polimorf -nüvəli lökositləri, işğalçı bakteriyalara qarşı müdafiə etmək üçün oksidləşdirici bir partlayış əmələ gətirir və bu cavab bakteriyaların DNT -sinə zərər vuraraq onları öldürə bilər. Bacarıqlı S. pneumoniae bir biofilmdə yaşamaq üstünlüyü var ki, onlar DNT-lərində oksidləşdirici zədələrin rekombinasiyalı təmiri üçün istifadə etmək üçün biofilmdəki yaxınlıqdakı hüceyrələrdən DNT-ni daha asanlıqla qəbul edə bilirlər. Bacarıqlı S. pneumoniae səlahiyyətli hüceyrələrin potensial istifadəsi üçün DNT-nin ətraf mühitə salınmasına səbəb olan qeyri-səlahiyyətli hüceyrələri (qardaş öldürmə) məhv edən bir ferment (murein hidrolaz) da ifraz edə bilər. [103]

Böcək antimikrobiyal peptid sekropin A planktonik və oturaq biofilm əmələ gətirən uropatogenləri məhv edə bilər. E. Coli hüceyrələr, tək başına və ya antibiotik nalidiksik turşusu ilə birləşdirildikdə, in vivo (həşərat sahibi) infeksiyanı sinergik şəkildə təmizləyir. Galleria mellonella) hədəfdən kənar sitotoksiklik olmadan. Çox hədəfli təsir mexanizmi, xarici membran keçiriciliyinin ardınca efflux nasosunun fəaliyyətinin inhibə edilməsi və hüceyrədaxili və hüceyrədaxili nuklein turşuları ilə qarşılıqlı təsir göstərən biofilmin pozulmasıdır. [104]

Tibbdə Edit

İnsanlarda bakterial infeksiyaların təxminən üçdə ikisinin biofilmləri əhatə etdiyi təklif edilir. [43] [105] Biofilmin böyüməsi ilə əlaqəli infeksiyaların aradan qaldırılması adətən çətindir. [106] Bu, daha çox yetkin biofilmlərin antimikrobiyal tolerantlıq və immun cavabdan yayınma nümayiş etdirməsi ilə əlaqədardır. [107] [35] Biofilmlər tez-tez kateterlər, protez ürək klapanları və intrauterin cihazlar kimi implantasiya edilmiş cihazların təsirsiz səthlərində əmələ gəlir. [108] Müalicəsi ən çətin olan infeksiyalardan bəziləri tibbi cihazların istifadəsi ilə əlaqəli infeksiyalardır. [43] [109]

Biyomedikal cihazlar və toxuma mühəndisliyi ilə əlaqəli məhsullar üçün sürətlə genişlənən dünya sənayesi artıq ildə 180 milyard dollardır, lakin bu sənaye mikrob kolonizasiyasından əziyyət çəkməyə davam edir. Mürəkkəblikdən asılı olmayaraq, mikrob infeksiyaları bütün tibbi cihazlarda və toxuma mühəndisliyi konstruksiyalarında inkişaf edə bilər. [107] Xəstəxanadan alınan infeksiyaların 60-70% -i biotibbi cihazın implantasiyası ilə əlaqədardır. [107] Bu, ABŞ -da hər il 2 milyon hadisəyə səbəb olur və bu da səhiyyə sisteminə əlavə olaraq 5 milyard dollardan çox xərc çəkir. [107]

Bir biofilmdəki antibiotik müqavimətinin səviyyəsi biofilm olmayan bakteriyalardan qat-qat böyükdür və 5000 dəfə çox ola bilər. [43] Bir biofilmi əhatə edən mayedə az miqdarda elektrik cərəyanının tətbiq edilməsinin, az miqdarda antibiotiklə birlikdə, biofilm olmayan bakteriyaların səviyyəsinə qarşı antibiotik müqavimətinin səviyyəsini azalda biləcəyi göstərilmişdir. Bu adlanır bioelektrik təsir. [43] [110] Öz başına kiçik bir DC cərəyanının tətbiqi biofilmin səthindən ayrılmasına səbəb ola bilər. [43] Tədqiqat göstərdi ki, istifadə olunan cərəyanın növü bioelektrik effektdə heç bir fərq yaratmır. [110]

Sənayedə Redaktə edin

Biofilmlər də konstruktiv məqsədlər üçün istifadə edilə bilər. Məsələn, bir çox çirkab sutəmizləyici qurğulara tullantı suyun üzvi birləşmələri çıxaran və həzm edən filtrlərdə yetişdirilən biofilmlərin üzərindən keçdiyi ikinci dərəcəli təmizləmə mərhələsi daxildir. Belə biofilmlərdə bakteriyalar əsasən üzvi maddələrin (BOD) çıxarılmasından məsuldur, protozoa və rotiferlər isə əsasən patogenlər və digər mikroorqanizmlər də daxil olmaqla asılı maddələrin (SS) çıxarılmasından məsuldur. Yavaş qum filtrləri içməli məqsədlər üçün göl, bulaq və ya çay mənbələrindən səth sularını süzmək üçün eyni şəkildə biofilmin inkişafına əsaslanır. Təmiz su saydığımız şey, bu mikro hüceyrəli orqanizmlər üçün təsirli bir tullantı materialdır. Biofilmlər, çirklənmiş okeanlardan və ya dəniz sistemlərindən neft yağının çıxarılmasına kömək edə bilər. Neft, hidrokarbonoklastik bakteriyalar (HCB) icmalarının karbohidrogenləri parçalayan fəaliyyəti ilə aradan qaldırılır. [111] Biofilmlər, kompleks üzvi tullantılar və bərpa olunan biokütlə də daxil olmaqla, müxtəlif başlanğıc materiallardan elektrik enerjisi istehsal etmək üçün mikrob yanacaq hüceyrələrində (MFC) istifadə olunur. [7] [112] [113] Biofilmlər həmçinin bioleaching sənayesində metal həllinin yaxşılaşdırılması üçün də aktualdır [114]

Qida sənayesi Redaktə edin

Biofilmlər, bitkilər üzərində və sənaye prosesləri zamanı əmələ gəlmə qabiliyyətinə görə bir çox qida sənayesində problemli hala gəldi. [115] Bakteriyalar suda, heyvan gübrəsində və torpaqda uzun müddət yaşaya bilər və bitkilərdə və ya emal avadanlıqlarında biofilm əmələ gətirir. [116] Biofilmlərin yığılması bir səth üzərindəki istilik axını təsir edə bilər və səth korroziyasını və mayelərin sürtünmə müqavimətini artıra bilər. [117] Bunlar sistemdə enerji itkisinə və məhsulların ümumi itkisinə səbəb ola bilər. [117] İqtisadi problemlərlə yanaşı, qida üzərində biofilm əmələ gəlməsi, yeməyi dezinfeksiyaedici maddələrə daha davamlı etmək qabiliyyətinə görə istehlakçılar üçün sağlamlıq riski yaradır [115] Nəticədə 1996 -cı ildən 2010 -cu ilə qədər Xəstəliklərə Nəzarət və Qarşısının Alınması Mərkəzi təxminən 48 ildə milyonlarla qida yoluxucu xəstəlik. [115] Biofilmlər ABŞ -dakı bakterial infeksiyaların təxminən 80% -ə bağlanmışdır. [115]

Məhsulda mikroorqanizmlər səthə yapışır və biofilmlər daxildə inkişaf edir. [115] Yuyulma prosesi zamanı biofilmlər sanitarizasiyaya müqavimət göstərir və bakteriyaların məhsullar arasında yayılmasına imkan verir. [115] Bu problem hazır yeməklərdə də olur, çünki qidalar istehlakdan əvvəl məhdud təmizləmə prosedurlarından keçir [115] Süd məhsullarının tez xarab olması və təmizləmə prosedurlarının məhdudlaşdırılması nəticəsində bakteriyaların, süd məhsullarının yığılması ilə nəticələnir. biofilmin əmələ gəlməsinə və çirklənməsinə həssasdır. [115] [117] Bakteriyalar məhsulları daha tez korlaya bilər və çirklənmiş məhsullar istehlakçılar üçün sağlamlıq riski yaradır. Müxtəlif sənaye sahələrində tapıla bilən və qida yoluxucu xəstəliklərin əsas səbəblərindən biri olan bakteriya növlərindən biri Salmonelladır. [118] Quşçuluq emalı sənayesində çox miqdarda salmonella çirklənməsi aşkar edilə bilər, çünki salmonella suşlarının təxminən 50% -i quşçuluq təsərrüfatlarında biofilmlər istehsal edə bilər. [115] Salmonella, quşçuluq məhsullarının düzgün təmizlənməməsi və bişirilməməsi nəticəsində qida yoluxucu xəstəliklərin riskini artırır. Salmonella, dəniz məhsulları sənayesində də var, burada biyofilmlər dəniz məhsullarının həm suda, həm də dəniz məhsullarının patogenlərindən əmələ gəlir. [118] Karides məhsulları, gigiyenik olmayan emal və emal üsulları səbəbindən tez -tez salmonellalardan təsirlənir [118] Karides və digər dəniz məhsulları məhsullarının hazırlanma təcrübələri məhsullarda bakteriyaların yığılmasına imkan verə bilər. [118]

Bu proseslərdə biofilmin əmələ gəlməsini azaltmaq üçün təmizləmə prosedurlarının yeni formaları sınaqdan keçirilir ki, bu da daha təhlükəsiz və məhsuldar qida emalı sənayesinə gətirib çıxaracaq. Bu yeni təmizləmə prosedurları ətraf mühitə də dərin təsir göstərir və tez -tez yeraltı su anbarlarına zəhərli qazlar buraxır. [117] Biofilm əmələ gəlməsinə nəzarətdə istifadə edilən aqressiv üsullara cavab olaraq, biofilm ifraz edən mikrobların yayılmasının və ya yapışmasının qarşısını ala biləcək bir sıra yeni texnologiyalar və kimyəvi maddələr araşdırılır. Anti-biofilm əleyhinə aktivlik göstərən son təklif olunan biomoleküllərə bakterial rhamnolipidlər [119] və hətta bitki- [120] və heyvan mənşəli alkaloidlər kimi bir sıra metabolitlər daxildir. [121]

Akvakulturada Edit

Kabuklu balıq və yosun yetişdiriciliyində, biokirlənən mikrob növləri, torları və qəfəsləri bağlamağa meyllidir və nəticədə kosmos və qida üçün yetişdirilən növlərdən üstündür. [122] Bakterial biofilmlər bioloji çirkləndirici növlər üçün daha əlverişli mikromühitlər yaratmaqla kolonizasiya prosesinə başlayır. Dəniz mühitində, biofilmlər gəmilərin və pervanelerin hidrodinamik səmərəliliyini azalda bilər, boru kəmərlərinin tıxanmasına və sensorun nasazlığına səbəb ola bilər və dəniz suyunda yerləşdirilən cihazların ağırlığını artıra bilər. [123] Çoxsaylı tədqiqatlar göstərmişdir ki, biofilm şirin su akvakulturasında potensial patogen bakteriyalar üçün su anbarı ola bilər. [124] [125] [126] [127] Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, yüksək dozalarda antibiotiklər və ya kimyəvi maddələr istifadə edildikdə belə biofilmləri aradan qaldırmaq çətin ola bilər. [128] [129] Biofilmin bakterial balıq patogenlərinin anbarı kimi oynadığı rol ətraflı tədqiq edilməmişdir, lakin o, şübhəsiz ki, öyrənilməyə layiqdir.

Bakteriyalarla yanaşı, biofilmlər tez-tez eukaryotik mikroblar tərəfindən başlanır və istehsal olunur. Eukariotlar tərəfindən istehsal olunan biofilmlər adətən bakteriyalar və digər eukaryotlar tərəfindən işğal edilir, lakin səthi becərilir və EPS əvvəlcə eukariot tərəfindən ifraz olunur. [81] [82] [130] Həm göbələklərin, həm də mikroyosunların belə bir şəkildə biofilmlər əmələ gətirdiyi məlumdur. Mantar mənşəli biofilmlər, insan infeksiyasının və mantar patogenliyinin vacib aspektləridir, çünki göbələk infeksiyası antifungallara qarşı daha davamlıdır. [131] [132]

Ətraf mühitdə, mantar biofilmləri davam edən tədqiqat sahəsidir. Tədqiqatın əsas sahələrindən biri bitkilərdəki mantar biofilmləridir. Məsələn, torpaqda mikoriza da daxil olmaqla bitki ilə əlaqəli göbələklərin üzvi maddələri parçaladığı və bitkiləri bakterial patogenlərdən qoruduğu göstərilmişdir. [133]

Su mühitində olan biofilmlər çox vaxt diatomlar tərəfindən qurulur. Bu biofilmlərin dəqiq məqsədi bilinmir, lakin diatomlar tərəfindən istehsal olunan EPS -nin həm soyuq, həm də duzluluq stresini asanlaşdırdığına dair sübutlar var. [83] [134] Bu eukariotlar fikosfer kimi tanınan bir bölgədə müxtəlif növ digər orqanizmlərlə qarşılıqlı əlaqədədirlər, lakin diatomlarla əlaqəli bakteriyalardır, çünki diatomların EPS ifraz etməsinə baxmayaraq, onlar bunu yalnız qarşılıqlı əlaqədə olduqda edirlər. müəyyən bakteriya növləri ilə. [135] [136]

Təbii mühitləri təqlid etmək üçün çoxlu sayda biofilm becərmə cihazları mövcuddur. Biyofilm təcrübələri üçün xüsusi təcrübə platformasının hansı biofilmin becərildiyini və çıxarıla bilən məlumatları təyin etdiyini nəzərə almaq vacibdir. Onları aşağıdakı qruplara bölmək olar: mikrotiter plitələr, MBEC (formal olaraq Kalqari cihazı kimi tanınır), Halqa testi, robbinlər və dəyişdirilmiş robbinlər, damcı axın reaktorları, fırlanan qurğular, axın kameraları və mikrofluidik yanaşmalar. [137]


Müzakirə

HMP-nin böyük istinad populyasiyası, bildiyimizə görə, insan mədə-bağırsaq mikrobiotasının hərtərəfli təsviri üçün ilk fürsəti təmin etdi, burada diqqəti həzm traktında on müstəqil nümunə götürülmüş bədən yaşayış mühitinin bakterial tərkibinə və funksiyasına yönəldib. Taksonomik olaraq bağlanmış 16S rRNA gen ardıcıllığından istifadə edərək, 2105 nümunədə orqanizmlərin təmsil olunmasını və nisbi bolluğunu müəyyən etdik. Biz metagenomik biomarkerin kəşfi üçün LEfSe sistemindən bütün taksonomik səviyyələrdə paylanması bədən yaşayış yerlərinin dörd sinfi arasında dəyişən və insan mikrobiomunda kommensal kimi gözlənilməyən nadir təbəqələri əhatə edən təbəqələri müəyyən etmək üçün istifadə etdik. Biz həmçinin, hətta bu asimptomatik istinad populyasiyasında belə ümumi patogen növlərlə xarakterizə olunan cinslərin yayılmış, lakin az bolluğunu müşahidə etdik. Nəhayət, bu bədən saytlarının bir hissəsində aşkar edilən metabolik modulların və fermentlərin tamamlayıcı bir təhlili apardıq, həzm sistemi icmaları arasında şəkər və metal istifadəsində güclü dəyişikliklər ortaya qoyduq.

Həzm traktının yerlərindən mikrob icmaları arasında dörd fərqli qrup müəyyən edilmişdir. Qruplar, iki əsas filanın Firmicutes və Bacteroidetes nisbi bolluqlarının nisbətinə kökləndi (Şəkil 1a) və fərqlər cins səviyyəsinə qədər uzandı. Xəstəlik olmadığı təqdirdə, bu qruplaşmalar, ardıcıllıq xərclərini azaltmaq üçün bir strategiya olaraq gələcək araşdırmalarda hər qrupdan bir nümayəndəlik saytının seçilməsinin mümkün ola biləcəyini göstərir. Məsələn, ağız mukozası (Qrup 1), dil dorsumu (Qrup 2), supragingival lövhə (Qrup 3) və tabure (Qrup 4) burada araşdırılan bütün on yeri təmsil etmək üçün istifadə edilə bilər. Təklif olunan bədən yaşayış yerlərindən nümunələr, iştirakçılar üçün ən az narahatlıq və risklə əldə edilə bilər və ehtimal ki, cəmiyyətin bütün genom ov tüfəngi təhlili üçün kifayət qədər DNT əldə etmək üçün lazım olan biokütləni təmin edər. Cari tədqiqat yalnız sağlam subyektləri əhatə etdiyinə görə, həm yerli, həm də sistemik xəstəliklər üçün hədəflənmiş yerlərdə xəstəlikdən əvvəlki və xəstəlik vəziyyətini araşdırmaq üçün əlavə yoxlama tələb olunacaq.

Bu araşdırmada aşkar edilən ağız mikrobiomu ümumiyyətlə əvvəlki tədqiqatlara uyğun idi [11, 13, 14, 22, 66, 67]. Firmicutes əsasən ağız toxuması səthlərində və tüpürcəkdə mikrob icmalarında üstünlük təşkil edirdi. Diş lövhəsi taksonları daha bərabər paylanmış, Firmicutes, Bacteriodetes, Actinobacteria, Proteobacteria və Fusobacteria üstünlük təşkil etmişdir. Ağız toxuması sahələrinə nisbətən lövhə icmalarındakı fərqlər, çox güman ki, mikrob icmasının tökülməyən diş səthində yığılma qabiliyyəti və nəticədə yaranan biofilmdə oksigen paylanması ilə bağlı fizioloji vəziyyətlə əlaqədardır. Porfiromonas, TannerellaTreponema, periodontal xəstəliklərdə tanınan patogenlərdən ibarət cinslər çox yayılmışdır. Xəstə olmayan bu populyasiyada fərdlərin 95%-dən çoxunda bu nəsillərin olması onların komensal ağız mikrobiomunun bir hissəsi olduğuna dair güclü sübutlar təqdim edir. Bu məlumatlar normal mikrobiotada patogen orqanizmlərin tam olmamasından daha çox potensial patogenlərin aşağı səviyyədə daşınma ehtimalını göstərir [68-70].

Tabure mikrobiota, gözlənildiyi kimi, yuxarı həzm traktının mikrobiotalarından fərqlənirdi (Şəkil 1a) və yüksək miqdarda Bakteroidetlər ilə ayrıldı. Mövcud 16S rRNA gen profilləri ilə müqayisədə HMP məlumat dəstinin nəcis mikrobiomunun tərkibində nəzərəçarpacaq fərq, Bacteroidetes (ardıcıllığın >60%) ilə Firmicutes (ardıcıllıqların ≤30%) nisbətinin artmasıdır. Yetkin Amerika populyasiyalarının bir çox əvvəlki tədqiqatları bunun əksini müşahidə etmiş, Firmicutes [15, 71-73] üstünlük təşkil etmişdir və oxşar müşahidələr coğrafi cəhətdən müxtəlif populyasiyalarda [74, 75] və körpə bağırsaq mikrobiomunun kolonizasiya tədqiqatlarında [76] bildirilmişdir. Qeyd etmək lazımdır ki, bütün HMP bağırsaq icmaları kolon biopsiyalarından geniş şəkildə fərqlənə bilən nəcis nümunələrindən təhlil edilmişdir. Məsələn, yalnız iki subyektdən endoskopik biopsiya istifadə edərək, Wang və b. [77] 16S rRNA gen klonlarının 49% -nin Firmicutes, 27.7% -nin isə Bakteroidetlərdən olduğunu bildirdi. Bölgə bağırsaq biopsiyasından 16S rRNA ardıcıllığı və üç subyektin iştirak etdiyi özbaşına nəcisdən ibarət bir araşdırma, filotiplərin əksəriyyətinin Firmicutesə aid olduğunu göstərdi (76%), Bakteroidetlər üçün 16%. [15] 154 yetkin qadından (əkizlər və anaları) edilən nəcis araşdırmasında, Firmicutes, nəcisin 16S rRNA gen məzmununu qiymətləndirmək üçün bir neçə fərqli metoddan istifadə edərək orta nisbi bolluğa & gt60% malik idi [24]. Nəhayət, 161 yaşlı subyektdə (≥65 yaş) nəcis mikrobiotasının bu yaxınlarda dərc edilmiş tədqiqatı bizim tapıntılarımızı, yəni Firmicutes (40%) ilə müqayisədə Bacteroides-dominant paylanması (57%) təsdiq edir [26]. 16S rRNA tərkibi ilə təhlil edilən nəcis nümunələrində Firmicutes: Bacteroides nisbətindəki fərq HMP verilənlər bazasındakı eyni nümunələrdən alınan bütün genom ov tüfəngi məlumatları ilə təsdiq edilmişdir [54]. Bu fərqlərin hər hansı bir coğrafi mövqe, ev sahibi genetikası və ya texniki prosedur fərqləri ilə əlaqəli olması mümkün olsa da, böyüklərdəki bağırsaq mikrobiota kompozisiyasındakı bu dramatik dəyişiklikləri izah etmək üçün əlavə araşdırma çox vacib olacaq.

Gündə təxminən 10 11 bakteriya hüceyrəsi ağızdan mədəyə axır [78, 79]. Həm becərmə, həm də molekulyar üsullar ağız, boğaz, özofagus və bağırsaq mikrobiomlarında üst -üstə düşür [12, 27, 28, 75, 80-85]. Beləliklə, ağızdan gələn mikrobiotanın distal həzm traktının populyasiyalarına əhəmiyyətli qatqı təmin edəcəyi fərz edildi. HMP subyektləri arasında nəsil Bakteroidlər, Fekalibakteriyalar, Parabakteroidlər, Eubacterium, Alistipes, Dialister, Streptokok, Prevotella, Roseburia, Coprococcus, VeillonellaOscilibacter subyektlərin 45% -dən çoxunda həm ağız boşluğunda, həm də nəcisdə aşkar edilmişdir. Bununla birlikdə, qısa ardıcıl oxunuşlar həm həzm sistemi boyunca bu ümumi nəslin növlərinin ayrı-ayrı paylanmasının olması ehtimalını, həm də ağızdan gələn mikrobların mədənin altındakı distal bölgələrə toxum vurub-verməməsi sualını açıq qoyaraq növ səviyyəsində eyniləşdirməyə imkan vermədi.

Yuxarı həzm sistemində aşkar edilən cinslərin ümumiliyinə əsaslanaraq, tüpürcəyin pH-a (tampon kimi) və qida maddələrinin mövcudluğuna (yüksək musin tərkibi) təsiri ilə [86] yaşayış mühitlərində mikrob tərkibinin əsas sürücüsü olduğunu fərz edirik. mədədən yuxarı. Epitel çox güman ki, başqa bir əsas hərəkətvericidir, çünki keratinləşdirilmiş diş əti, sərt damaq və dilin arxa hissəsinin hissələri istisna olmaqla, yuxarı mədə-bağırsaq mukozasının səthlərinin əksəriyyəti ümumi epitel astarını (keratinləşməyən, təbəqələşmiş, skuamöz epiteliya) bölüşür. keratinləşdirilmiş, təbəqələşmiş, skuamöz epiteli (Əlavə fayl 2). Həzm sisteminin yuxarı hissələri həm inhalyasiya olunan, həm də içəri daxil olan mikroblara davamlı olaraq məruz qalır. Yuxarı həzm traktının mikrobiyotasında müşahidə olunan dəyişkənliyin əhəmiyyətli bir hissəsi tüpürcək, ev sahibi hüceyrə növü və oksigen və ağızdan qəbul kimi ekzogen faktorlar arasındakı qarşılıqlı təsirlərlə izah edilə bilər.

Potensial olaraq homojenləşdirici təsirlərdən fərqli olaraq, nümunə götürülmüş doqquz yuxarı həzm traktından boğaz unikal olaraq kiçik hissəciklərin, o cümlədən mikrobların alıcısıdır ki, onlar selikdə ilişib qalır və tənəffüs kirpikləri ilə nəfəs borusundan yuxarı və burundan aşağı hərəkət edir. boşluq yolda mədəyə. Bu, faringeal mikrobiotaya əlavə selektiv təzyiq göstərə bilər. Bununla belə, tənəffüs yollarının mucusunun daimi axınına məruz qalmayan yerləri olan 2-ci qrupa gözəl şəkildə ayrılmış orofarenksdə belə bir təsir aşkar edilməmişdir. 2-ci qrup, dil, badamcıqlar, boğaz və tüpürcək ilə həzm və tənəffüs yollarının yuxarı seqmentləri arasında vacib üst-üstə düşməyi xatırladır: "dodaqlar, ağız, dil, burun, boğaz, səs telləri, yemək borusu və nəfəs borusunun bir hissəsi' [87]. Sübutlar, 2 -ci qrup mikrobların və digər ağız boşluqlarının xəstəliklərdə hava yollarının kolonizasiyasına kömək etdiyini göstərir. Bunun bir neçə nümunəsi kistik fibrozun polimikrobiyal tənəffüs yolu infeksiyalarından gəlir: ən erkən kistik fibroz ağciyər patogenlərindən biridir. Hemofil qripi, üst aerodigastro traktının [88] üzvlərinin ortaq bir kolonizatoru Streptococcus milleri Bu qrup yaxınlarda kistik fibroz patogenləri kimi təsbit edildi [89] və ağız boşluğunun tanınmış kolonizatorlarıdır və nəhayət orofaringeal mikrobiomanın üzvləri əsas kistik fibroz patogeninin virulentliyini modulyasiya edə bilərlər. Pseudomonas [90]. Aerohəzm sistemində və tənəffüs yollarında mikrob icmasının quruluşunu izah etmək üçün yuxarıdakı əsas arqumenti spekulyativ olaraq genişləndirmək olar, qeyd etmək lazımdır ki, tüpürcəyin qarşı tərəfi onun axını ilə yuyulmayan bölgələrdə, o cümlədən HMP tərəfindən nümunə götürülən, lakin burada araşdırılmayan yerlərdə selikdir (məsələn). , ön burun dəlikləri) və nümunə götürmək üçün daha invaziv üsullar tələb edən yaşayış yerləri (məsələn, burun boşluğu, nazofarenks, yemək borusu və tənəffüs yolları).

İnsan mikrobiotasında [33, 91] müşahidə edilən bir neçə "ətraf mühit" filasının bu işdə güclü şəkildə ev sahibi ilə əlaqəli olduğu görünür. Məsələn, Synergistetes filumu, insan ağız boşluğu ilə ətraflı əlaqədə [36, 92] yalnız bu yaxınlarda təsvir edilmişdir və məsələn, bioreaktorlarda [93, 94] tez -tez rast gəlindiyinə görə hələ də potensial ekoloji hesab olunur. Bir çox fərddə on saytın hamısında tamamilə olmasa da, əksinə bəzi nümunələrdə cəmiyyətin 10% -ə qədərini təşkil edirdi və eyni fərd daxilində birdən çox bədən yaşayış yerində təkrarlanma meylinə sahib idi. Bu xüsusiyyət - insan mikrobiomu sahələrinin spesifik və potensial olaraq sabit işğalını ehtiva edən aşkar boşluqların dixotomiyası - indi HMP ağız boşluğu məlumatlarına əsasən TM7 və SR1-ə qədər genişləndirilə bilər. Ardıcıllıq xərcləri azaldıqca, daha dərin ov tüfəngi ardıcıllığı bu cür orqanizmlərə daha yüksək inamla girişi təmin edəcək, çünki bu orqanizmlərin əksəriyyəti yalnız filogenetik cəhətdən qorunan genləri vasitəsilə tanınır.


Mikrob İcmalarının Sosial Biologiyası: Seminar Xülasəsi (2012)

XƏBƏRDARLIQ: Bu hesabatın mövzusu olan layihə üzvləri Milli Elmlər Akademiyası, Milli Mühəndislik Akademiyası və Tibb İnstitutunun şuralarından ibarət Milli Tədqiqat Şurasının İdarə Heyəti tərəfindən təsdiq edilmişdir.

Bu layihəyə maliyyə dəstəyi ABŞ Səhiyyə və İnsan Xidmətləri Departamenti tərəfindən verildi: Milli Sağlamlıq İnstitutları, Milli Allergiya və Yoluxucu Xəstəliklər İnstitutu, Xəstəliklərə Nəzarət və Qarşısının Alınması Mərkəzləri, Qida və Dərman İdarəsi və ABŞ Fogarty Beynəlxalq Mərkəzi. Müdafiə, Ordu Departamenti: Qlobal İnfeksiyalara Nəzarət və Cavab Sistemi, Tibbi Tədqiqatlar və Material Komandanlığı və Müdafiə Təhlükəsinin Azaldılması Agentliyi ABŞ Veteranların İşləri Departamenti ABŞ Daxili Təhlükəsizlik Departamenti ABŞ Beynəlxalq İnkişaf Agentliyi Uniformalı Xidmətlər Sağlamlıq Elmləri Universiteti Amerika Mikrobiyoloji Cəmiyyəti, Sanofi Pastor Burroughs Wellcome Fund GlaxoSmithKline Amerika Yoluxucu Xəstəliklər Cəmiyyəti və Merck Company Foundation. Bu nəşrdə təqdim olunan fikirlər bu layihəyə dəstək verən təşkilatların və ya agentliklərin fikirlərini əks etdirmir.

Beynəlxalq Standart Kitab Nömrəsi-13: 978-0-309-26432-7
Beynəlxalq Standart Kitab Nömrəsi-10: 0-309-26432-4

Bu hesabatın əlavə nüsxələrini National Academies Press, 500 Fifth Street, NW, Keck 360, Washington, DC 20001 (800) 624-6242 və ya (202) 334-3313 http://www.nap.edu saytından əldə etmək olar.

Tibb İnstitutu haqqında daha çox məlumat üçün BMqT ana səhifəsinə daxil olun: www.iom.edu.

Müəlliflik hüququ 2012, Milli Elmlər Akademiyası tərəfindən. Bütün hüquqlar qorunur.

Amerika Birləşmiş Ştatlarında çap edilmişdir

İlan, tarixin başlanğıcından bəri demək olar ki, bütün mədəniyyətlər və dinlər arasında uzun ömür, şəfa və bilik simvolu olmuşdur. Tibb İnstitutu tərəfindən loqotip olaraq qəbul edilən ilan, hazırda Berlində Staatliche Museen tərəfindən tutulan qədim Yunanıstandan oyulmuş bir relyefdir.

Qapaq şəkilləri: (Ön) Qram pozitiv sosial bakteriyalar tərəfindən hazırlanmış koloniya Paenibacillus dendritiformis (xiral morfotip). Koloniyanın diametri təxminən 6 sm-dir və hüceyrələrin sayı Yerdəki insanların sayı ilə təxminən eynidir. Ətraflı məlumat üçün http://star.tau.ac.il/ baxın

eshel. Fotoşəkil: Eshel Ben-Jacob/Tel Aviv Universiteti. (Geri) Bioluminescence (yuxarı soldan saat əqrəbi istiqamətində) pelagik qurd, kalamar, krill, pulsuz qara əjdaha və dərin su meduzasına dənizaltı üstünlükləri təklif edir. Foto Kredit: Edith Widder/Okean Tədqiqatları və Mühafizəsi Assosiasiyası.

Təklif olunan sitat: IOM (Tibb İnstitutu). 2012. Mikrob İcmalarının Sosial Biologiyası: Seminar Xülasəsi. Vaşinqton, DC: Milli Akademiyalar Mətbuatı.

& ldquoBilmək kifayət deyil, müraciət etməliyik.
Etməli olduğumuz iradə kifayət deyil.
&rdquo

TİBB İNSTİTUTU
MİLLİ AKADEMİYALARIN

Millətə məsləhət. Sağlamlığın yaxşılaşdırılması.

Millətin Elm, Mühəndislik və Tibb Məsləhətçiləri

The Milli Elmlər Akademiyası Elm və texnologiyanın inkişafına və ümumi rifah üçün istifadəsinə həsr olunmuş elmi və mühəndislik tədqiqatları ilə məşğul olan seçilmiş alimlərin özəl, kommersiya təşkil etməyən, özünü davam etdirən bir cəmiyyətidir. 1863 -cü ildə Konqres tərəfindən verilən nizamnamənin səlahiyyətinə əsasən, Akademiya federal hökumətə elmi və texniki mövzularda məsləhət verməyi tələb edən bir mandata malikdir. Dr. Ralf J. Cicerone Milli Elmlər Akademiyasının prezidentidir.

The Milli Mühəndislik Akademiyası 1964 -cü ildə Milli Elmlər Akademiyasının nizamnaməsinə əsasən, görkəmli mühəndislərdən ibarət paralel bir təşkilat olaraq quruldu. O, öz idarəçiliyində və üzvlərinin seçilməsində müstəqildir, federal hökumətə məsləhət vermək məsuliyyətini Milli Elmlər Akademiyası ilə bölüşür. Milli Mühəndislik Akademiyası həmçinin milli ehtiyacların ödənilməsinə yönəlmiş mühəndislik proqramlarına sponsorluq edir, təhsili və tədqiqatı təşviq edir və mühəndislərin üstün nailiyyətlərini tanıyır. Dr. Charles M. Vest Milli Mühəndislik Akademiyasının prezidentidir.

The Tibb İnstitutu 1970 -ci ildə Milli Elmlər Akademiyası tərəfindən cəmiyyətin sağlamlığı ilə bağlı siyasət məsələlərinin araşdırılmasında uyğun peşələrin görkəmli üzvlərinin xidmətlərini təmin etmək üçün qurulmuşdur. İnstitut, konqres nizamnaməsi ilə Milli Elmlər Akademiyasına verilən federal hökumətin müşaviri olmaq və öz təşəbbüsü ilə tibbi xidmət, araşdırma və təhsil məsələlərini müəyyən etmək məsuliyyəti altında fəaliyyət göstərir. Doktor Harvey V. Fineberg Tibb İnstitutunun prezidentidir.

The Milli Araşdırma Şurası 1916-cı ildə Milli Elmlər Akademiyası tərəfindən geniş elm və texnologiya ictimaiyyətini Akademiyanın bilikləri artırmaq və federal hökumətə məsləhət vermək məqsədləri ilə əlaqələndirmək üçün təşkil edilmişdir. Akademiyanın müəyyən etdiyi ümumi siyasətlərə uyğun olaraq fəaliyyət göstərən Şura, həm Milli Elmlər Akademiyasının, həm də Milli Mühəndislik Akademiyasının hökumətə, ictimaiyyətə və elmi və mühəndislik icmalarına xidmət göstərməkdə əsas fəaliyyət göstərən qurum oldu. Şura həm Akademiyalar, həm də Tibb İnstitutu tərəfindən birgə idarə olunur. Dr Ralph J. Cicerone və Dr. Charles M. Vest sırasıyla Milli Araşdırma Şurasının sədri və sədr müavinləridir.

SEMİNER ÜÇÜN PLANLAŞMA KOMİTƏSİ
SAĞLIQ VƏ XƏSTƏLİKDƏ MİKROBİYOM 1

BONNIE BASSLER, Princeton Universiteti, Princeton, New Jersey

ARTURO CASADEVALL, Albert Einstein Tibb Kolleci, Bronx, New York

Jonathan EISEN, Kaliforniya Universiteti, Davis, Kaliforniya

JO HANDELSMAN, Yale Universiteti, New Haven, Connecticut

CAROLE HEILMAN, Milli Allergiya və Yoluxucu Xəstəliklər İnstitutu, Milli Sağlamlıq İnstitutu, Bethesda, Merilend

DAVID RELMAN, Stanford Universiteti və Veteranların İşləri Palo Alto Sağlamlıq Sistemi, Palo Alto, Kaliforniya

P. FREDRICK SPARLING, Şimali Karolina Universiteti, Chapel Hill, Şimali Karolina

1 Tibb İnstitutunun planlaşdırma komitələri seminarı təşkil etməkdən, mövzuları müəyyənləşdirməkdən və natiq seçməkdən məsuldur. Dərc edilmiş seminarın xülasəsi üçün məsuliyyət yalnız seminar məruzəçilərinin və qurumun üzərinə düşür.

MİKROB TƏHLÜKƏLƏRİ ÜZRƏ FORUM 1

DAVID A. RELMAN (Kreslo), Stanford Universiteti və Veteranlar İşləri Palo Alto Sağlamlıq Sistemi, Palo Alto, Kaliforniya

CEYMS M. HUGES (Sədr müavini), Qlobal Yoluxucu Xəstəliklər Proqramı, Emori Universiteti, Atlanta, Corciya

LONNIE J. KING (sədr müavini), Ohayo Dövlət Universiteti, Kolumbus, Ohayo

KEVIN ANDERSON, Bioloji və Kimyəvi Müdafiə Bölümü, Elm və Texnologiya Müdirliyi, Daxili Təhlükəsizlik Departamenti, Vaşinqton, DC

DAVID BLAZES, 2 Silahlı Qüvvələrin Sağlamlıq Nəzarət Mərkəzi, Qlobal İnkişaf edən Yoluxucu Nəzarət Bölümü, Silver Spring, Merilend

ENRIQUETA C. BOND, Burroughs Wellcome Fund (Emeritus), QE Philanthropic Advisors, Marshall, Virginia

ROGER G. BREEZE, Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası, Livermor, Kaliforniya

PAULA R. BRYANT, Müdafiə Təhlükəsinin Azaldılması Agentliyi, Medical S&T şöbəsi, Fort Belvoir, Virciniya

JOHN E. BURRIS, Burroughs Wellcome Fund, Research Triangle Park, Şimali Karolina

ARTURO CASADEVALL, Albert Einstein Tibb Kolleci, Bronx, New York

PİTER DASZAK, EcoHealth Alliance, Nyu-York, Nyu-York

JEFFREY S. DUCHIN, İctimai Sağlamlıq və ndashSeattle və King County, Seattle, Vaşinqton

Jonathan EISEN, Genom Mərkəzi, Kaliforniya Universiteti, Davis, Kaliforniya

RALPH L. ERICKSON, Walter Reed Ordu Tədqiqat İnstitutu, Silver Spring, Merilend

MARK B. FAYNBERQ, Merck Vaksin Şöbəsi, Merck & Co., Inc., West Point, Pensilvaniya

JACQUELINE FLETCHER, Oklahoma Dövlət Universiteti, Stillwater, Oklahoma

CLAIRE FRAZER, 3 Genom Elmləri İnstitutu, Merilend Universiteti Tibb Məktəbi, Baltimor, Merilend

JESSE L. GOODMAN, Qida və Dərman İdarəsi, Rockville, Maryland

1 Tibb İnstitutu Forumları və Dəyirmi Masalar fərdi sənədləri vermir, nəzərdən keçirmir və təsdiqləmir. Dərc olunmuş seminarın xülasəsinə görə məsuliyyət seminar məruzəçilərinin və qurumun üzərinə düşür.

2 31 Mart 2012 tarixinə qədər Forum üzvü.

3 1 iyun 2012 -ci ildən forum üzvü.

EDUARDO GOTUZZO, Instituto de Medicina Tropical & ndashAlexander von Humbolt, Universidad Perua & ntildea Cayetano Heredia, Lima, Peru

CAROLE A. HEILMAN, Milli Allergiya və Yoluxucu Xəstəliklər İnstitutu, Milli Sağlamlıq İnstitutu, Bethesda, Merilend

DAVID L. HEYMANN, Sağlamlığı Müdafiə Agentliyi, London, Birləşmiş Krallıq

ZHI HONG, GlaxoSmithKline, Araşdırma Üçbucağı Parkı, Şimali Karolina

PHILIP HOSBACH, sanofi pastası, Swiftwater, Pensilvaniya

STEPHEN ALBERT JOHNSTON, Arizona BioDesign İnstitutu, Arizona Dövlət Universiteti, Tempe, Arizona

KENT KESTER, 4 Sağlamlıq Elmləri Uniformalı Xidmətlər Universiteti, Bethesda, Merilend

GERALD T. KEUSCH, Boston Universiteti Tibb Fakültəsi və Boston Universiteti Xalq Sağlamlığı Məktəbi, Boston, Massachusetts

RİMA F. XƏBBAZ, Xəstəliklərə Nəzarət və Qarşısının Alınması Mərkəzləri, Atlanta, Corciya

STANLEY M. LEMON, Tibb Fakültəsi, Şimali Karolina Universiteti, Chapel Hill, Şimali Karolina

EDWARD McSWEEGAN, Milli Allergiya və Yoluxucu Xəstəliklər İnstitutu, Milli Sağlamlıq İnstitutu, Bethesda, Merilend

MARK A. MILLER, 5 Fogarty Beynəlxalq Mərkəzi, Bethesda, Merilend

JULIE PAVLIN, 6 Silahlı Qüvvələrin Sağlamlığa Nəzarət Mərkəzi, Silver Spring, Merilend

GEORGE POSTE, Kompleks Adaptiv Sistemlər Təşəbbüsü, Arizona Dövlət Universiteti, Tempe, Arizona

DAVID RIZZO, Kaliforniya Universiteti, Bitki Patologiyası Bölümü, Davis, Kaliforniya

QARİ A. ROSEL, Veteranlar Sağlamlıq İdarəsi, Veteranlar İşləri Bölümü, Cincinnati, Ohio

ALAN S. RUDOLPH, Müdafiə Təhdidlərinin Azaldılması Agentliyi, Fort Belvoir, Virciniya

KEVİN RUSSELL, Silahlı Qüvvələrin Sağlamlığa Nəzarət Mərkəzi, Silver Spring, Merilend

Janet ayaqqabı, Amerika Mikrobiologiya Cəmiyyəti, Vaşinqton, DC

P. FREDERICK SPARLING, Şimali Karolina Universiteti, Chapel Hill, Şimali Karolina

MURRAY TROSTLE, ABŞ Beynəlxalq İnkişaf Agentliyi, Vaşinqton, DC

MARY E. WILSON, Harvard Xalq Sağlamlığı Məktəbi, Harvard Universiteti, Boston, Massachusetts

4 1 iyun 2012-ci ildən Forum üzvü.

5 Forum üzvü 31 Avqust 2012 tarixinə qədər.

6 1 aprel 2012-ci ildən Forum üzvü.

EILEEN CHOFFNES, Alim və Direktor

LEYHAN OLSEN, Proqram Zabiti

KATHERINE McCLURE, Baş Proqram Mütəxəssisi

REBEKAH HUTTON, Elmi işçi

PAMELA BERTELSON, Proqram üzrə böyük köməkçi

QLOBAL SAĞLIQ KURULU 1

RICHARD GERRANT (Kreslo), Thomas H. Hunter Beynəlxalq Tibb professoru və Qlobal Sağlamlıq Mərkəzinin Direktoru, Virginia Universiteti Tibb Fakültəsi, Charlottesville, Virginia

JO IVEY BOUFFORD (BMqT Xarici İşlər Naziri), Prezident, Nyu-York Tibb Akademiyası, Nyu-York, Nyu-York

CLAIRE V. BROOME, Əlaqədar professor, Qlobal Sağlamlıq Bölümü, Rollins Xalq Sağlamlığı Məktəbi, Emory Universiteti, Atlanta, Corciya

JACQUELYN C. CAMPBELL, Anna D. Wolf sədri və professor, Con Hopkins Universiteti Tibb bacısı Məktəbi, Baltimor, Merilend

THOMAS J. COATES, Michael və Sue Steinberg, Qlobal QİÇS-in professoru, UC Qlobal Sağlamlıq İnstitutu, David Geffen Tibb Məktəbi, Kaliforniya Universiteti, Los-Anceles, Kaliforniya

QARİ DARMŞTADT, Direktor, Ailə Sağlamlığı Bölümü, Qlobal Sağlamlıq Proqramı, Bill & Melinda Gates Vəqfi, Seattle, Vaşinqton

VALENTIN FUSTER, Direktor, Wiener Kardiyovasküler İnstitutu Kravis Ürək -Damar Sağlamlığı Mərkəzi professoru, Kardiyoloji, Mount Sinai Tibb Fakültəsi, Mount Sinai Tibb Mərkəzi, New York, New York

JACOB A. GAYLE, Minneapolis, Minnesota ştatının Medtronic Vəqfinin İcraçı Direktoru, İcma İşləri Direktoru

GLENDA E. GREY, Witwatersrand Universiteti, Chris Hani Baragwanath Xəstəxanası, Perinatal HİV Araşdırma Birimi İcraçı Direktoru, Diepkloof, Cənubi Afrika

STEPHEN W. HARGARTEN, Professor və Sədr, Təcili Tibbi Yardım, Direktor, Viskonsin Tibb Kolleci, Milwaukee, Visconsin

JAMES HOSPEDALES, Koordinator, Xroniki Xəstəliklər Layihəsi, Sağlamlıq Nəzarəti və Xəstəliklərin İdarə Edilməsi Bölgəsi, Pan Amerika Sağlamlıq Təşkilatı və Dünya Səhiyyə Təşkilatı, Vaşinqton, DC

PETER J. HOTES, Professor və kafedra, Mikrobiologiya, İmmunologiya və Tropik Tibb Bölümü, George Washington Universiteti, Vaşinqton, DC

CLARION JOHNSON, Qlobal Tibbi Direktor, Tibb və Peşə Tibb Departamenti, Exxon Mobil, Fairfax, Virginia

FITZHUGH MULLAN, Corc Vaşinqton Universitetinin Sağlamlıq Siyasəti Departamentinin professoru, Vaşinqton, DC

OLUFUNMILAYO F. OLOPADE, Walter L. Palmer, Çikaqo Universiteti, İllinoys, Çikaqo Universiteti Hörmətli Tibb professoru

1 Tibb İnstitutu lövhələri fərdi seminarların xülasələrini nəzərdən keçirmir və təsdiqləmir. Seminarın xülasəsinin məzmununa görə məsuliyyət seminar məruzəçilərinin və qurumun üzərinə düşür.

GUY PALMER, Regents Patologiya və Yoluxucu Xəstəliklər professoru, Qlobal Heyvan Sağlamlığı Məktəbinin direktoru, Vaşinqton Dövlət Universiteti, Pullman, Vaşinqton

THOMAS C.QUINN, Johns Hopkins Universiteti Tibb Fakültəsi, Baltimore, Maryland, Milli Allergiya və Yoluxucu Xəstəliklər İnstitutu, Milli Sağlamlıq İnstitutları, Beynəlxalq Tibb, Beynəlxalq Sağlamlıq, Epidemiologiya və Molekulyar Biologiya və İmmunologiya üzrə Beynəlxalq Tədqiqat Direktoru

JENNIFER PRAH RUGER, Dosent, Sağlamlıq Siyasəti və İdarəetmə Bölməsi, Yale Universiteti İctimai Səhiyyə Məktəbi, New Haven, Konnektikut

PATRICK KELLEY, Rejissor

ANGELA XRISTIAN, Proqram üzrə köməkçi

Seminarın bu xülasəsi Milli Tədqiqat Şurasının Hesabata Nəzarət Komitəsi tərəfindən təsdiq edilmiş prosedurlara uyğun olaraq müxtəlif perspektivləri və texniki təcrübələri üçün seçilmiş şəxslər tərəfindən layihə şəklində nəzərdən keçirilmişdir. Bu müstəqil araşdırmanın məqsədi, dərc edilmiş seminarın xülasəsini mümkün qədər sağlamlaşdırmaqda kömək edəcək səmimi və tənqidi şərhlər vermək və seminarın xülasəsinin obyektivlik, sübut və təhsil haqqına reaksiya üçün institusional standartlara uyğun olmasını təmin etməkdir. Baxış şərhləri və əlyazma layihəsi, prosesin bütövlüyünü qorumaq üçün gizli saxlanılır. Bu seminarın xülasəsini nəzərdən keçirdikləri üçün aşağıdakı şəxslərə təşəkkür etmək istəyirik:

Eshel Ben-Jacob, Fəlsəfə və Astronomiya Məktəbi, Tel -Əviv Universiteti, Tel -Əviv, İsrail

Steve Diggle, Nottingham Universiteti, Molekulyar Tibb Elmləri Məktəbi, Nottingham, Birləşmiş Krallıq

David Rizzo, Bitki Patologiyası şöbəsi, Kaliforniya Universiteti, Davis, Kaliforniya

Mary E. Wilson, Harvard Xalq Sağlamlığı Məktəbi, Harvard Universiteti, Boston, Massachusetts

Yuxarıda sadalanan rəyçilər bir çox konstruktiv şərh və təkliflər versələr də, seminarın xülasəsinin son layihəsini görmədilər

buraxılmazdan əvvəl. Bu seminarın xülasəsinin nəzərdən keçirilməsinə nəzarət edildi Dr. Melvin Worth. Tibb İnstitutu tərəfindən təyin edilmiş, bu seminarın xülasəsinin institusional prosedurlara uyğun olaraq müstəqil bir şəkildə araşdırıldığından və bütün araşdırma şərhlərinin diqqətlə nəzərdən keçirildiyindən əmin olmaqdan məsuldur. Bu seminarın xülasəsinin son məzmununa görə məsuliyyət tamamilə məruzəçilərə və quruma aiddir.

İnkişaf etməkdə olan İnfeksiyalar Forumu 1996-cı ildə Xəstəliklərə Nəzarət və Qarşısının Alınması Mərkəzlərinin (CDC) və Milli Sağlamlıq İnstitutunun (NIH) sorğusuna cavab olaraq Tibb İnstitutu (IOM) tərəfindən yaradılmışdır. Forumun məqsədi, hökumət, akademiya və sənaye liderlərinin insanlarda, bitkilərdə ortaya çıxan, yenidən ortaya çıxan və yeni yoluxucu xəstəliklərin araşdırılması, qarşısının alınması, aşkarlanması və idarə edilməsi ilə bağlı ortaq narahatlıq doğuran problemləri mütəmadi olaraq qarşılamaq və araşdırmaq üçün strukturlaşdırılmış imkanlar təmin etməkdir. və heyvanlar. Bu vəzifəni yerinə yetirərkən Forum məlumat və fikir mübadiləsini təşviq etmək, daha çox diqqətə ehtiyacı olan sahələri müəyyən etmək, bilikləri artırmaq və razılaşma nöqtələrini müəyyən etməklə siyasət məsələlərini aydınlaşdırmaq və qərar qəbul edənləri elm və siyasət məsələləri haqqında məlumatlandırmaq üçün bir məkan təmin edir. Forum problemləri həll etməkdən daha çox işıqlandırmağa çalışır. Bu səbəbdən, hər hansı bir agentlik və ya təşkilat qarşısında gözləyən hər hansı bir xüsusi siyasət təşəbbüsü ilə bağlı məsləhət və tövsiyələr vermir. Onun dəyəri üzvlüyün müxtəlifliyindən və ayrı-ayrı üzvlərin Forumun fəaliyyəti ərzində verdiyi töhfələrdən irəli gəlir. 2003-cü ilin sentyabrında Forum öz adını Mikrob Təhdidləri Forumu olaraq dəyişdirdi.

Mikrob Təhlükələri Forumu və BMqT bu seminarın planlaşdırılması və icrasında iştirak etməklə Foruma məlumat və məsləhət vermək üçün dəyərli vaxtlarını sərf edən şəxslərə və təşkilatlara ən səmimi təşəkkürlərini bildirirlər. Aparıcıların tam siyahısı və onların bioqrafik məlumatları müvafiq olaraq B və E Əlavələrində tapıla bilər.

Forum 1 saylı planlama komitəsinin üzvlərinin: Bonnie Bassler (Princeton Universiteti), Arturo Casadevall (Albert Einstein Tibb Kolleci), Jonathan Eisen (Kaliforniya Universiteti, Davis), Jo Handelsman (Yale Universiteti), Carole -nin töhfələrini minnətdarlıqla qəbul edir. Heilman (Milli Allergiya və Yoluxucu Xəstəliklər İnstitutu, NIH), David Relman (Stanford Universiteti və Veterans İşleri Palo Alto Sağlamlıq Sistemi) və P. Fredrick Sparling (Şimali Karolina Universiteti, Şapel Tepesi).

Forum, həmçinin seminarın planlaşdırılması və icrası və bu seminarın xülasə hesabatının hazırlanmasında yorulmadan töhfə verən BMqT əməkdaşlarına borcludur. Forum adından biz Dr. Eileen Choffnes, alim və Forumun direktoru Dr. LeighAnne Olsen, proqram işçisi Katherine McClure, baş proqram əməkdaşı Rebekah Hutton, elmi işçi və Pamela Bertelson, baş proqram köməkçisi tərəfindən başçılıq etdiyi bu səylərə minnətdarlıqla təşəkkür edirik. bu seminarın gündəliyini hazırlamaq üçün çox səy və vaxt sərf edərək, seminarın planlaşdırılmasında və seminarın materiallarını və müzakirəsini bu seminarın xülasə hesabatına çevirməkdə düşünülmüş və dərrakəli yanaşma və bacarıqlarına görə. Aşağıdakı BMqT işçilərinə və məsləhətçilərinə bu fəaliyyətə verdiyi dəyərli töhfələrə görə təşəkkür edirik: Daniel Bethea, Laura Harbold DeStefano, Alison Mack, Vilija Teel və Sarah Ziegenhorn.

Nəhayət, Forum bu fəaliyyətə dəstək verən sponsorları tanımaq istəyir. Bu layihəyə maliyyə dəstəyi ABŞ Səhiyyə və İnsan Xidmətləri Departamenti tərəfindən verildi: Milli Sağlamlıq İnstitutları, Milli Allergiya və Yoluxucu Xəstəliklər İnstitutu, Xəstəliklərə Nəzarət və Qarşısının Alınması Mərkəzləri, Qida və Dərman İdarəsi və ABŞ Fogarty Beynəlxalq Mərkəzi. Müdafiə, Ordu Departamenti: Qlobal İnfeksiyalara Nəzarət və Cavab Sistemi, Tibbi Tədqiqatlar və Material Komandanlığı və Müdafiə Təhlükəsinin Azaldılması Agentliyi ABŞ Veteranların İşləri Departamenti ABŞ Daxili Təhlükəsizlik Departamenti ABŞ Beynəlxalq İnkişaf Agentliyi Uniformalı Xidmətlər Sağlamlıq Elmləri Universiteti Amerika Mikrobiyoloji Cəmiyyəti, Sanofi Pastor Burroughs Wellcome Fund GlaxoSmithKline Amerika Yoluxucu Xəstəliklər Cəmiyyəti və Merck Company Foundation. Bu seminarın xülasəsində təqdim olunan fikirlər seminar iştirakçılarının fikirləridir və məruzəçilər tərəfindən ümumiləşdirilmişdir. Onlar mütləq Mikrob Təhdidləri Forumunun, onun sponsorlarının və ya BMqT-nin fikirlərini əks etdirmir.

1 Tibb İnstitutunun planlaşdırma komitələri seminarı təşkil etməkdən, mövzuları müəyyənləşdirməkdən və natiq seçməkdən məsuldur. Dərc edilmiş seminarın xülasəsi üçün məsuliyyət yalnız seminar məruzəçilərinin və qurumun üzərinə düşür.


Bütün məlumat mənbələri, proqram paketləri və onların istifadəsi NCBI, KEGG, JGI GOLD v. 6, BLAST / 2.5.0, EMBOSS iynəsi, MAFFT / 7.130, RAxML v. 8.2.8, MCL, MAD, ETE3 v. 3.1.1, PastML v. 1.9.20 və Cytoscape v. 3.7.2. Burada istifadə olunan yeni kodlar, yuxarıda göstərilən alqoritmləri bir neçə dəfə işlətmək üçün toplu proqramlardan, hesablamalardan və "Metodlar" da hərtərəfli təsvir edilən statistik təhlillərdən ibarət idi. Bu yazıda təqdim olunan məlumatlar və nəticələr yeni proqram təminatının işlənməsinin nəticəsi deyil.

Flemming, H.C. & Wuertz, S. Yerdəki bakteriya və arxa və onların biofilmlərdə bolluğu. Nat. Rev. Microbiol. 17, 247–260 (2019).

Madigan, M. T., Bender, K. S., Buckley, D. H., Sattley, W. M. və Stahl, D. A. Brock Mikroorqanizmlərin Biologiyası (Pearson, 2017).

Yuxu, N. H. Həyatın mənşəyi və təkamülünə dair geoloji və geokimyəvi məhdudiyyətlər. Astrobiologiya 18, 1199–1219 (2018).

Betts, H. C. və başqaları. İnteqrasiya edilmiş genomik və fosil sübutları həyatın erkən təkamülünü və eukaryot mənşəyini işıqlandırır. Nat. Ekol. Evol. 2, 1556–1562 (2018).

Javaux, E. J. Həyatın ilk izlərini sübut etməkdə çətinlik çəkir. Təbiət 572, 451–460 (2019).

Tashiro, T. və digərləri. Kanadanın Labrador şəhərində 3.95 Ga çöküntü süxurlarından həyatın erkən izi. Təbiət 549, 516–518 (2017).

Weiss, M.C. və başqaları. Son universal ümumi əcdadın fiziologiyası və yaşayış yeri. Nat. Mikrobiol. 1, 16116 (2016).

Berkemer, S.J. & McGlynn, S.E. Archaea-Bacteria domen ayrılmasının yeni təhlili: dəyişkən filogenetik məsafə və erkən təkamül tempi. Mol. Biol. Evol. 37, 2332–2340 (2020).

Catchpole, R. J. & amp Forterre, P. Ters girazanın təkamülü, hipertermofil olmayan son universal ortaq ata olduğunu göstərir. Mol. Biol. Evol. 36, 2737–2747 (2019).

Sousa, F. L. və Martin, W. F. Prokaryotik bir karbon birləşməsinin metabolizmində geoenergetikadan bioenergetikaya qədim keçidin biokimyəvi fosilləri. Biokim. Biofiz. Akta 1837, 964–981 (2014).

Raymann, K., Brochier-Armanet, C. & Gribaldo, S. İki sahəli həyat ağacı Arxeya üçün yeni bir köklə əlaqələndirilir. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 112, 6670–6675 (2015).

Williams, T. A. və başqaları. Genin və genomun təkamülünün modelləşdirilməsi həyatın arxaeal ağacına kök salır. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 114, E4602 -E4611 (2017).

Popa, O. & Dagan, T. Trendlər və prokaryotlarda lateral gen köçürülməsinə maneələr. Curr. Rəy. Mikrobiol. 14, 615–623 (2011).

Kump, L. R. Atmosfer oksigeninin yüksəlməsi. Təbiət 451, 277–278 (2008).

Martin, W. F. & Sousa, F. L. Erkən mikrob təkamülü: anaerobların yaşı. Soyuq Bahar Arbası. Perspektiv. Biol. 8, a018127 (2016).

Fischer, W. W., Hemp, J. & Johnson, J. E. Oksigen fotosintezin təkamülü. Annu. Rev. Earth Planet. Elmi. 44, 647–683 (2016).

Lyons, T.W., Reinhard, C.T. & Planavsky, N.J. Erkən okeanda və atmosferdə oksigenin yüksəlməsi. Təbiət 506, 307–315 (2014).

Müller, V. Asetogen bakteriyalarda enerji qənaəti. Appl. Ətraf. Mikrobiol. 69, 6345–6353 (2003).

Zimorski, V., Mentel, M., Tielens, A. G. M. & amp Martin, W. F. Anaerob eukaryotlarda enerji mübadiləsi və Yerin gec oksigenləşməsi. Pulsuz Radik. Biol. Med. 140, 279–294 (2019).

McCollom, T. M. & Amend, J. P. Oksik və anoksik mühitlərdə kemolitoautotrofik mikroorqanizmlər tərəfindən biokütlə sintezi üçün enerji tələblərinin termodinamik qiymətləndirilməsi. Geobiologiya 3, 135–144 (2005).

Lever, M. A. və başqaları. Həddindən artıq enerji məhdudiyyəti altında həyat: laboratoriya və sahə əsaslı tədqiqatların sintezi. FEMS Mikrobiol. Rev. 39, 688–728 (2015).

Raymond, J. & amp; Segrè, D. Oksigenin biokimyəvi şəbəkələrə təsiri və kompleks həyatın təkamülü. Elm 311, 1764–1767 (2006).

Sousa, F. L., Nelson-Sathi, S. & amp Martin, W. F. Ribosomun bir addım kənarında: qədim anaerob nüvə. Biokim. Biofiz. Akta 1857, 1027–1038 (2016).

Soo, R. M., Hemp, J., Parks, D. H., Fischer, W. W. & Hugenholtz, P. Siyanobakteriyalarda oksigen fotosintez və aerob tənəffüsün mənşəyi haqqında. Elm 355, 1436–1440 (2017).

Xavier, J. C., Patil, K. R. & amp Rocha, I. Metabolik modellər və gen əhəmiyyətlilik məlumatları prokaryotlarda əsas və qorunan metabolizmi aşkar edir. PLoS Hesabı. Biol. 14, e1006556 (2018).

Kanehisa, M., Furumichi, M., Tanabe, M., Sato, Y. & Morishima, K. KEGG: genomlar, yollar, xəstəliklər və dərmanlar haqqında yeni perspektivlər. Nuklein turşuları Res. 45, D353–D361 (2017).

Durot, M., Bourguignon, P. Y. & Schachter, V. Bakterial maddələr mübadiləsinin genom miqyaslı modelləri: rekonstruksiya və tətbiqlər. FEMS Mikrobiol. Rev. 33, 164–190 (2009).

Liu, L., Agren, R., Bordel, S. & Nielsen, J. Mikrob fiziologiyasını anlamaq üçün genom miqyaslı metabolik modellərin istifadəsi. FEBS Lett. 584, 2556–2564 (2010).

Nagies, F. S. P., Brueckner, J., Tria, F. D. K. & amp Martin, W. F. Genlər arasında şaquli bir spektr. PLoS Genet. 16, e1009200 (2020).

Thiergart, T., Landan, G. & amp Martin, W. F. Birləşdirilmiş düzülmələr və yoxa çıxan ağacın işi. BMC Evol. Biol. 14, 266 (2014).

Sousa, F. L., Alves, R. J., Pereira-Leal, J. B., Teixeira, M. & amp Pereira, M. M. Hem-mis oksigen reduktazaları üçün bioinformatika təsnifatı və verilənlər bazası. PLoS BİR 6, e19117 (2011).

Magnabosco, C. və digərləri. Kontinental yeraltı biokütlə və biomüxtəliflik. Nat. Geosci. https://doi.org/10.1038/s41561-018-0221-6 (2018).

Fuchs, G. Karbondioksid fiksasiyasının alternativ yolları: həyatın erkən təkamülünə dair fikirlər? Annu. Rev. Microbiol. 65, 631–658 (2011).

Varma, S. J., Muchowska, K. B., Chatelain, P. & Moran, J. Doğma dəmir CO2-ni asetil-CoA yolunun ara məhsullarına və son məhsullarına azaldır. Nat. Ekol. Evol. 2, 1019–1024 (2018).

Preiner, M. və başqaları. İlkin karbon və enerji mübadiləsinin hidrogendən asılı geokimyəvi analoqu. Nat. Ekol. Evol. 4, 534–542 (2020).

Ronimus, R. S. & Morgan, H. W. Arxe və hipertermofil bakteriyalardan Embden-Meyerhof-Parnas yolunun fermentlərinin paylanması və filogeniyaları maddələr mübadiləsinin qlükoneogen mənşəyini dəstəkləyir. Arxeya 1, 199–221 (2003).

Deyin ki, R. F. & Fuchs, G. Fruktoza 1,6-bisfosfat aldolaz/fosfataz əcdadlardan qalma qlükoneogen ferment ola bilər. Təbiət 464, 1077–1081 (2010).

Schönheit, P., Buckel, W. & Martin, W. F. Heterotrofiyanın mənşəyi haqqında. Trendlər Microbiol. 24, 12–25 (2016).

Dobson, G. P., Hitchins, S. & amp Teague, W. E. Piruvat kinaz reaksiyasının termodinamiği və ürək və skelet əzələsində qlikolizin geri çevrilməsi. J. Biol. Kimya 277, 27176–27182 (2002).

Ueda, S. & amp Sakasegawa, S. Piruvat kinaz Geobacillus stearothermophilus velosiped reaksiyasında Mn 2+ üçün qeyri-adi üstünlük nümayiş etdirir. Analiz. Biokimya. 570, 27–31 (2019).

Sperber, A. M. & Herman, J. K. Metabolizm hüceyrəni formalaşdırır. J. Bakteriol. 199, e00039-17 (2017).

Nisbet, E. & amp; yuxu, N. H. Erkən həyatın yaşayış yeri və təbiəti. Təbiət 409, 1083–1091 (2001).

Saeki, T., Hori, M. & amp Umezawa, H. Pyruvate kinase Escherichia coli. J. Biochem. 76, 631–637 (1974).

Schumann, W. FtsH - bir zəncirli charonin? FEMS Mikrobiol. Rev. 23, 1–11 (1999).

Bahari, L. və başqaları. Ribosomların membran hədəflənməsi və onların sərbəst buraxılması FtsY -nin fərqli və ayırıcı funksiyalarını tələb edir. J. Biol. Kimya 282, 32168–32175 (2007).

Pilhofer, M. və başqaları. Verrucomicrobia, Lentisphaerae, Chlamydiae və Planctomycetes bakteriya filasında hüceyrə bölünməsi və hüceyrə divarının sintezi genlərinin xarakteristikası və təkamülü və rRNT genləri ilə filogenetik müqayisə. J. Bakteriol. 190, 3192–3202 (2008).

Xavier, J. C., Patil, K. R. & amp Rocha, I. Genom miqyaslı metabolik modellərin biokütlə formulasiyalarının eksperimental məlumatlarla inteqrasiyası prokaryotlarda universal əhəmiyyətli kofaktorları ortaya qoyur. Metab. Eng. 39, 200–208 (2017).

Ebenhöh, O., Handorf, T. & amp; Heinrich, R. Genişlənən metabolik şəbəkələrin struktur təhlili. Genom İnf. 15, 35–45 (2004).

Carter, C.W. I və II sinif aminoasil-tRNA sintetazlarının kodlaşdırılması. Adv. Exp. Med. Biol. 966, 103–148 (2017).

Xavier, J.C., Hordijk, W., Kauffman, S., Steel, M. & amp Martin, W. F. Metokabolizmanın mənşəyində avtokatalitik kimyəvi şəbəkələr. Proc. R. Soc. Ser. B 287, 20192377 (2020).

Martinez, M. A. və başqaları. Lipid homeostazında malonil-ACP-nin yeni rolu. Biokimya 49, 3161–3167 (2010).

Gao, S. et al. Deoksinukleozid trifosfatların sintezi üçün müxtəlif deoksinukleozid difosfatlarda piruvat kinazın substrat promiscuity. Ferment mikrob. Texnologiya. 43, 455–459 (2008).

Bocchetta, M., Gribaldo, S., Sanangelantoni, A. & Cammarano, P. Bakteriya nəsillərinin filogenetik dərinliyi AquifexThermotoga ribosomal zülalın, uzanma faktorunun və RNT polimeraza subunit ardıcıllığının təhlilindən əldə edilmişdir. J. Mol. Evol. 50, 366–380 (2000).

Tria, F. D. K., Landan, G. & amp Dagan, T. Minimal əcdad sapmasından istifadə edərək filogenetik köklənmə. Nat. Ekol. Evol. 1, 0193 (2017).

Achenbach-Richter, L., Gupta, R., Stetter, K. O. & amp; Woese, C. R. Orijinal eubakteriyalar termofillər idimi? Sistem. Appl. Mikrobiol. 9, 34–39 (1987).

Brochier, C. & Philippe, H. Bakteriyalar üçün hipertermofilik olmayan bir ata. Təbiət 417, 244–244 (2002).

Nelson-Sathi, S. və digərləri. Əsas arxeal təbəqələrin mənşəyi bakteriyalardan gen əldə edilməsinə uyğundur. Təbiət 517, 77–80 (2015).

Boucher, Y. və digərləri. Yanal gen köçürülməsi və prokaryotik qrupların mənşəyi. Annu. Rev. Genet. 37, 283–328 (2003).

Brinkmann, H., van der Giezen, M., Zhou, Y., de Raucourt, G. P. & amp Philippe, H. Dərin eukaryotik filogenomikada uzun budaqlı cazibə əsərlərinin empirik qiymətləndirilməsi. Sistem. Biol. 54, 743–757 (2005).

Wade, T., Rangel, L. T., Kundu, S., Fournier, G. P. & amp Bansal, M. S. Prokaryotik gen ailələrində filogenetik kökləmə üsullarının düzgünlüyünün qiymətləndirilməsi. PLoS BİR 15, e0232950 (2020).

Vetriani, C., Speck, M. D., Ellor, S. V., Lutz, R. A. & amp Starovoytor, V. Thermovibrio ammonifikans sp. nov., dərin dəniz hidrotermal kanallarından termofilik, kimolitotrof, nitrat ammonifikasiya edən bakteriya. Int. J. Sistem. Evol. Mikrobiol. 54, 175–181 (2004).

Dagan, T., Artzy-Randrup, Y. & Martin Martin, W. Modulyar şəbəkələr və prokaryot genomunun təkamülündə yanal transferin məcmu təsiri. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 105, 10039–10044 (2008).

Taib, N. və başqaları. Firmicutes-in genom üzrə təhlili diderm/monoderm keçidini işıqlandırır. Nat. Ekol. Evol. 4, 1661–1672 (2020).

Coleman, G. et al. Köklü filogeniya erkən bakteriya təkamülünü həll edir. bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.07.15.205187 (2020).

Decker, K., Jungermann, K. & amp Thauer, R. K. Anaerob orqanizmlərdə enerji istehsalı. Angew. Kimya Int. Ed. İngilis 9, 138–158 (1970).

Ciccarelli, F. D. Yüksək həll edilmiş həyat ağacının avtomatik yenidən qurulmasına doğru. Elm 311, 1283–1287 (2006).

Koch, A. L. Qram pozitiv çubuqlar ilk bakteriyalar idimi? Trendlər Microbiol. 11, 166–170 (2003).

El Baidouri, F., Venditti, C. & Humphries, S. Forma və hərəkətliliyin müstəqil inkişafı Firmicutes bakteriyalarında təkamül elastikliyinə imkan verir. Nat. Ekol. Evol. 1, 0009 (2017).

Garg, S. G. və başqaları. Asgard archaea yığılmış metagenomda ribosom zülallarının anomal filogenetik davranışı. Genom Biol. Evol. https://doi.org/10.1093/gbe/evaa238 (2020).

Fan, L. və başqaları. Sistematik takson nümunələri ilə filogenetik analizlər, mitokondriyanın Alphaproteobacteria içərisində olduğunu göstərir. Nat. Ekol. Evol. 4, 1213–1219 (2020).

Tocheva, E. I., Ortega, D. R. & Jensen, G. J. Sporulyasiya, bakterial hüceyrə zərfləri və həyatın mənşəyi. Nat. Rev. Microbiol. 14, 535–542 (2016).

Maughan, H., Masel, J., Birky, C. W. & amp Nicholson, W. L. Eksperimental populyasiyalarda sporulyasiyanın itirilməsində mutasiya yığılmasının və seçimin rolu. Bacillus subtilis. Genetika 177, 937–948 (2007).

Xavier, J. C., Preiner, M. və Martin, W. F. CO-dan asılı CO haqqında xüsusi bir şey2 fiksasiya. FEBS J. 285, 4181–4195 (2018).

Schink, B., Thiemann, V., Laue, H. & amp Friedrich, M. W. Desulfotignum fosfitoksidanlar sp. nov., fosfiti fosfata oksidləşdirən yeni bir dəniz sulfat azaldıcısı. Tağ Mikrobiol. 177, 381–391 (2002).

Ikeda-Ohtsubo, W. et al. 'Kandidat Adiutrix intracellularis', termit bağırsaq bayraqcıqlarının endosimbionu, dərin budaqlanan cins qrupunun ilk nümayəndəsidir. Deltaproteobakteriyalar və ehtimal olunan homoasetogen. Ətraf. Mikrobiol. 18, 2548–2564 (2016).

Waite, D. W. et al. Deltaproteobakteriya və Oliqofleksiya proteobakteriya siniflərini və Termodesulfobakteriya filumunu əsas funksional imkanları əks etdirən dörd filaya yenidən təsnif etmək təklifi. Int. J. Sistem. Evol. Mikrobiol. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004213 (2020).

Merino, N. və s. Wood-Ljungdahl yolu ilə yeni aktinobakteriyaların tək hüceyrəli genomikası serpentinləşdirici sistemdə aşkar edilmişdir. Ön. Mikrobiol. 11, 1031 (2020).

Martin, W. F. Genlərdən daha yaşlı: asetil CoA yolu və mənşəyi. Ön. Mikrobiol. 11, 817 (2020).

Khersonsky, O., Roodveldt, C. & amp; Tawfik, D. S. Enzimin pozğunluğu: təkamül və mexanik aspektlər. Curr. Rəy. Kimya Biol. 10, 498–508 (2006).

O'Leary, N. A. və başqaları. NCBI -də istinad ardıcıllığı (RefSeq) verilənlər bazası: mövcud vəziyyət, taksonomik genişlənmə və funksional əlavə. Nuklein turşuları Res. 44, D733 -D745 (2016).

Altschul, S. F., Gish, W., Miller, W., Myers, E. W. & Lipman, D. J. Əsas yerli uyğunlaşdırma axtarış vasitəsi. J. Mol. Biol. 215, 403–410 (1990).

Rice, P., Longden, I. & amp Bleasby, A. EMBOSS: Avropa Molekulyar Biologiya Açıq Proqram Paketi. Trendlər Genet. 16, 276–277 (2000).

van Dongen, S. Qrafiklər üçün Küme Alqoritmi. Texniki Hesabat INS-R0010 (Hollandiyada Milli Riyaziyyat və Kompüter Elmləri İnstitutu, 2000).

Enright, A. J. Zülal ailələrinin geniş miqyaslı aşkarlanması üçün təsirli bir alqoritm. Nuklein turşuları Res. 30, 1575–1584 (2002).

Katoh, K. & amp; Standley, D. M. MAFFT Birden çox ardıcıllıqla uyğunlaşdırma proqram versiyası 7: performans və istifadə qabiliyyətində inkişaflar. Mol. Biol. Evol. 30, 772–780 (2013).

Stamatakis, A. RAxML versiyası 8: filogenetik analiz və böyük filogenlərin post-analizi üçün bir vasitə. Bioinformatika 30, 1312–1313 (2014).

Huerta-Cepas, J., Serra, F. & Bork, P. ETE 3: filogenomik məlumatların yenidən qurulması, təhlili və vizuallaşdırılması. Mol. Biol. Evol. 33, 1635–1638 (2016).

Shannon, P. Cytoscape: biomolekulyar qarşılıqlı əlaqə şəbəkələrinin inteqrasiya olunmuş modelləri üçün proqram mühiti. Genom Res. 13, 2498–2504 (2003).

Ishikawa, S. A., Jukova, A., İvasaki, W. və Gascuel, O. Ataların ssenarilərini yenidən qurmaq və vizuallaşdırmaq üçün sürətli ehtimal üsulu. Mol. Biol. Evol. 36, 2069–2085 (2019).

Mukherjee, S. et al. Genomes OnLine Database (GOLD) v.6: məlumat yeniləmələri və xüsusiyyət təkmilləşdirmələri. Nuklein turşuları Res. 45, D446 -D456 (2017).

Virtanen, P. və başqaları. SciPy 1.0: Python-da elmi hesablamalar üçün fundamental alqoritmlər. Nat. Metodlar 17, 261–272 (2020).


11: Bakterial İcmalar - Biologiya

mənbə: alchemistclub.wikispaces.com əncir: Otlaq Ekosistemi

Otlaq ekosistemi

Çəmənlik, çəmənlərlə örtülmüş açıq bir torpaq icmasıdır. Onun fiziki mühiti ilə qarşılıqlı əlaqədə olduğu kimi bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan müxtəlif orqanizmlər var. Çəmən torpaq səthinin təxminən 20% -ni, ümumi torpaq sahəsinin təxminən 13% -ni Nepalda otlaqlar tutur. Dünyanın əsas otlaqları mülayim bölgədə inkişaf etmişdir. Suklaphanta vəhşi təbiət qoruğu, Nepalın ən qərb hissəsində yerləşən Nepal otlaqlarının nümunələrindən biridir. Həm quruluşa, həm də funksiyaya malikdir. Çəmən ekosisteminin quruluşuna abiotik və biotik komponentlər daxildir.

Abiotik komponentlər

Bunlar çəmənliklərlə əlaqəli canlı olmayan komponentlərdir və orqanizmlərin həyatına təsir göstərir. Bunlara daxildir:

Biotik komponentlər

Bunlar istehsalçıları, istehlakçıları və parçalayıcıları əhatə edən çəmənlərlə əlaqəli canlı orqanizmlərdir.

İstehsalçılar, fotosintez yolu ilə günəş və rsquos enerjisini tuta bilir və gələcəkdə özləri və digər orqanizmlər üçün istifadə etmək üçün saxlayaraq qida maddələrini torpaqdan udurlar. Otlar, kollar, ağaclar, mamırlar, likenlər və siyanobakteriyalar çəmənlik ekosistemində tapılan çoxsaylı istehsalçılardan bəziləridir. Bu bitkilər öləndə torpaqda və torpaqda yaşayan və bitki qalıqları ilə qidalanan bir çox həşərat, göbələk və bakteriyaları enerji ilə təmin edirlər. Otlar California Bighorn Sheep, Mule Deer və Elk kimi iri otlayan heyvanlar üçün və marmotlar, Cib Gophers və siçanlar kimi daha kiçik heyvanlar üçün əhəmiyyətli bir qida qaynağıdır.

İstehlakçılar günəş tərəfindən istehsal olunan enerjini tutmaq qabiliyyətinə malik olmayan, lakin böyümə və fəaliyyət üçün enerji əldə etmək üçün bitki və/və ya heyvan materialını istehlak edən orqanizmlərdir. İstehlakçılar bitki və heyvan materialını həzm etmək qabiliyyətinə görə daha da üç növə bölünür: Ot yeyənlər yalnız Kolumbiya vadisinin çəmənliklərində otlayan uzunqulaq və ya yapışqan ətirşahın yarpağını dişləyən böcək kimi bitkiləri yeyirlər. Omnivorlar həm bitkiləri, həm də qara ayı kimi heyvanları yeyirlər. Yırtıcılar yalnız qırmızı quyruqlu şahin və ya qərb çıngırtılı ilan kimi heyvanları yeyirlər.

Parçalayıcılar

Ayrışdıranlara həm yerdə, həm də torpaqda olan həşəratlar, göbələklər, yosunlar və bakteriyalar daxildir ki, bu da böyüyən bitkiləri qida ilə təmin etmək üçün üzvi təbəqəni parçalamağa kömək edir. Çəmənliklərin hər kvadrat metrində milyonlarla bu orqanizm var.

Otlaq Ekosisteminin Funksional aspekti

Qarşılıqlı əlaqə: Biotik icmalarda qarşılıqlı əlaqə qida zəncirləri və qida şəbəkəsidir. Qida zəncirləri aşağıda verilmiş iki növdür:

  1. Yırtıcı qida zənciri: Burada günəş ilkin istehlakçı və ya ot yeyənlər üçün enerji mənbəyi kimi çıxış edən yaşıl bitkilərin (avtotroflar və ya istehsalçılar) enerji mənbəyidir. Birincil istehlakçılar, üçüncü istehlakçılar üçün enerji mənbəyi olaraq xidmət edən ikincil istehlakçı üçün də enerji mənbəyidir.
  2. Detritus qida zənciri: Böcəklər kimi detrivorların istehlak etdiyi parçalanmış üzvi maddələrlə başlayır. Collembolasvə s.

Qida şəbəkəsi

Çəmənlik ekosistemindəki bütün qida zəncirləri bir -biri ilə qida ağı təşkil edir.

Ekoloji piramida

mənbə: www.yourarticlelibrary.com əncir: Otlaq Ekosisteminin ekoloji piramidası

Çəmən ekosistemlərində say piramidası, biokütlə piramidi və enerji piramidası olan üç növ ekoloji piramida var. Yırtıcı qida zəncirində avtotroflardan başlayaraq ikinci dərəcəli ətyeyən üçüncü istehlakçılara qədər say, biokütlə və enerji həmişə tədricən azalır. Sayı piramidası və biokütlə piramidi parazitar qida zəncirində ters çevrilir.

Enerji bir ekosistemdə axır

mənbə: www.learner.org əncir: Enerji bir ekosistemdə axır

Ekosistemlər, xarici mənbələrdən alınan enerjini və qida maddələrini dövr edərək özlərini qoruyurlar. Birinci trofik səviyyədə ilkin istehsalçılar (bitkilər, yosunlar və bəzi bakteriyalar) fotosintez yolu ilə üzvi bitki materialı istehsal etmək üçün günəş enerjisindən istifadə edirlər.

Ot bitkiləri, yalnız bitkilərlə qidalanan heyvanlar, ikinci trofik səviyyəni təşkil edir. Otyeyənləri yeyən yırtıcılar, daha böyük yırtıcılar varsa, daha yüksək trofik səviyyələri təmsil edərsə, üçüncü trofik səviyyədən ibarətdir.

Bir neçə trofik səviyyədə qidalanan orqanizmlər (məsələn, giləmeyvə və qızılbalıq yeyən boz ayılar), qidalandıqları trofik səviyyələrin ən yüksək səviyyəsinə təsnif edilir. Bakteriyalar, göbələklər, qəliblər, qurdlar və həşəratları ehtiva edən parçalayıcılar tullantıları və ölü orqanizmləri parçalayır və qida maddələrini torpağa qaytarır.

Orta hesabla bir trofik səviyyədə xalis enerji istehsalının təxminən 10 faizi növbəti səviyyəyə keçir. Trofik səviyyələr arasında ötürülən enerjini azaldan proseslərə tənəffüs, böyümə və çoxalma, defekasiya və yırtıcı olmayan ölüm (ölən, lakin istehlakçılar tərəfindən yeyilməyən orqanizmlər) daxildir.

İstehlak olunan materialın qida keyfiyyəti enerjinin nə qədər səmərəli ötürülməsinə də təsir edir, çünki istehlakçılar yüksək keyfiyyətli qida mənbələrini aşağı keyfiyyətli qida mənbələrindən daha səmərəli şəkildə yeni canlı toxumaya çevirə bilirlər.

Trofik səviyyələr arasında aşağı enerji ötürmə sürəti, parçalayıcıları ümumiyyətlə enerji axını baxımından istehsalçılardan daha əhəmiyyətli edir. Parçalayıcılar böyük miqdarda üzvi materialı emal edir və qida maddələrini qeyri-üzvi formada ekosistemə qaytarır, sonra isə ilkin istehsalçılar tərəfindən yenidən mənimsənilir. Enerji parçalanma zamanı təkrar emal edilmir, əksinə, əsasən istilik şəklində buraxılır.

Qida yük maşını SpaceTeam unicorn intuitiv intuitiv prototip uzun kölgə proqramlaşdırma böyük məlumat meydançası inteqrasiya viral cüt pozur. Həssas hacker intuitiv idarə olunur

Jacob Sims

Prototip intuitiv intuitiv düşüncə lideri personas paralaks paradiqması uzun kölgə cəlb edən unicorn SpaceTeam fondu ideyası paradiqması.

Kelly Dewitt

Həssas hacker intuitiv idarə şəlalə 2000 və gec intuitiv cortado bootstrapping müəssisə kapital var. Maraqlı qida yük maşını intuitiv cüt proqramlaşdırmanı birləşdirir.

Qida yük maşını SpaceTeam unicorn intuitiv intuitiv prototip uzun kölgə proqramlaşdırma böyük məlumat meydançası inteqrasiya viral cüt pozur. Həssas hacker intuitiv idarə olunur

Luke Smith

Unicorn disrupt inteqrasiya virus cüt proqramlaşdırma böyük data meydança göyərtə intuitiv intuitiv prototip uzun kölgə. Həssas hacker intuitiv idarə olunur

Şərh yaz :
Xatırlamaq lazım olanlar
  • Çəmənlik ekosistemi, açıq çəmən torpaqları olan bir quru ekosistemidir.
  • Çəmən ekosistemi bütün dünya ərazisinin təxminən 25% -ni tutur.
  • Çəmən ekosisteminin abiotik komponentləri işıq, temperatur, külək, rütubət, atmosfer təzyiqi və bəzi kimyəvi maddələrdir.
  • Çəmən ekosistemlərində istehsalçı uzun otlar kimidir Andropogon, Panicumkimi qısa otlar Buchloe, Bautelana, Poa.
  • İstehlakçılar böcəklər və milçəklər (ilkin), qurbağalar və kərtənkələlər (ikincil) və ilanlar və şahinlərdir (üçüncü dərəcəli).
  • İnsanlar arasında qurulan hər bir əlaqəni əhatə edir.
  • Bir cəmiyyətdə birdən çox icma ola bilər. Cəmiyyət cəmiyyətdən kiçikdir.
  • Görə bilməyən və toxuna bilməyən sosial münasibətlər şəbəkəsidir.
  • ümumi maraqlar və ümumi məqsədlər cəmiyyət üçün lazım deyil.

Kullabs ilə əlaqə saxlayın. Demək olar ki, hər bir sosial media platformasında bizi tapa bilərsiniz.


Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik, Houston Universiteti, Houston, Texas, TX 7720, Amerika Birləşmiş Ştatları

6.1. Vəziyyət

Hüceyrələr, dişlər, tibbi implantlar, gəmi gövdələri, yağ damcıları: bakteriyalar demək olar ki, hər hansı təbii və ya dizayn edilmiş səthə yapışa bilər. Yapışma biofilmlərin, möhkəm səthlə əlaqəli icmaların formalaşmasında ilk, vacib addım olduğundan, elm adamları uzun müddətdir ki, bakteriyaların harada, necə və niyə yapışdığını anlamağa çalışırlar.

Bakterial yapışma ümumiyyətlə hidrofilik, elektrik şəbəkəsi neytral, hamar və yumşaq səthlərdə daha aşağı olur. Bu makroskopik davranışların əsasını təşkil edən mikroskopik qarşılıqlı təsirlər, kolloid DLVO nəzəriyyəsi (elektrostatik və van der Waals qarşılıqlı təsirləri də daxil olmaqla) və turşu -baz qarşılıqlı təsirləri olan bir uzantı da daxil olmaqla termodinamik modellərdən istifadə etməklə təsvir olunur. Bu modellərin proqnozları ilə eksperimental ölçmələr arasındakı sapmalar göstərir ki, digər amillər yapışmaya əhəmiyyətli dərəcədə təsir etməlidir.

Bakteriyalar həm spesifik (yəni fimbriae-mannose), həm də qeyri-spesifik (elektrostatik, van der Waals, turşu-qələvi) qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə səthin yapışmasını təşviq edən (şəkil 6) bir neçə növ fibrilyar səth strukturlarına (qıvrım, pili/fimbria, flagella) malikdirlər. . Səth xüsusiyyətlərini bakteriyaların yapışmasını təmin edən DNT də daxil olmaqla zülalları, sürfaktanları və hüceyrədaxili polimerik maddələri (EPS) buraxa bilərlər. İzogenik nokaut mutant suşlarının istifadəsi fibrilyar strukturların və ekssudatların təsirlərinin sistematik şəkildə araşdırılmasına imkan verir. Bundan əlavə, bakteriyaların yapışdığı səthlər kimya, topoqrafiya və/və ya mexanika baxımından açıq heterojenlik nümayiş etdirə bilər.

Şəkil 6. Maye -bərk və maye -maye interfeyslərində bakterial yapışmanın sxematik təsviri. Fiberella, pili və ya qıvrım kimi fibrillar səth strukturları yapışmaya kömək etmək üçün heterojen səthlərlə (məsələn, pürüzlülük, yük) qarşılıqlı təsir göstərir.

Bu heterojenliklər, bakteriyaların başqa bir şəkildə bağlanması üçün əlverişsiz olan səthlərə yapışa biləcəyi yerləri təmin edir-məsələn, polimer fırça ilə örtülmüş səthlərdəki qüsurlardan yapışan bakteriyalar [43]. Bir sıra tədqiqatlar bakterial səth strukturlarının səth heterojenliyinə (məsələn, I tip fimbriaların subnanometrik pürüzlülüyünə [44] və ya flagellaların mikroölçülü yarıqlara daxil olmasına [45]) daxil ola bilməsinin xüsusi yollarını vurğulayır. Buna baxmayaraq, bakteriyaların heterojen səthlərlə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğu haqqında ümumi bir anlayış çətin olaraq qalır.

Bakteriyalar da iki mayenin (maye -maye və ya maye -qaz) arasına girə bilər. Sulu bir məhlulda dağılmış bir karbohidrogen fazasına yapışma adətən məhlul absorbansını ölçməklə mikrobların hidrofobikliyini yarı kəmiyyət olaraq qiymətləndirmək üçün istifadə olunsa da [46] və biodeqradasiya prosesləri zamanı [47] bakterial qarşılıqlı təsirləri anlamaq üçün tətbiq olunsa da, yalnız son zamanlarda sistematik şəkildə yapışmağa başlamışdır. fiziki baxımdan araşdırılır [48, 49]. Bakteriyaların maye-maye interfeyslərinə yapışmaq üçün filamentli əlavələrdən necə istifadə etdiyinə dair fikir, çirkləndiriciləri aradan qaldırmaq üçün bakteriyalardan istifadə edən səyləri məlumatlandıracaq.

Həqiqi, heterojen interfeyslərdə, həm bərk, həm də maye üzərində yapışmaya nəzarət edən mexanizmlərin təkmilləşdirilməsi üçün ödənilməmiş ehtiyac qalmaqdadır. Bu anlayışın inkişafı, yapışma zamanı qüvvələrin ölçülməsi ilə birlikdə, məkan baxımından heterojen səthlərdə bakteriya populyasiyalarının yapışmasında dəyişikliklərə nail olmaq üçün tədqiqatlar tələb edir. Bu anlayış, çirklənməni azaltmaq və ya faydalı biofilmin böyüməsini təşviq etmək üçün bioremediasiya proseslərini gücləndirmək və ya biofilmin formalaşmasına nəzarət etmək üçün yeni fikirlər verəcəkdir.

6.2. Cari və gələcək problemlər

Bakterial yapışmaya təsir edən amillərin daha yaxşı başa düşülməsi, yapışma zamanı bakteriyaların və interfeyslərin məkan-zaman heterojenliyinə daxil ola bilən üsulları tələb edir.

Optik (parlaq sahə, floresan), AFM və tarama elektron mikroskopiyası (SEM) daxil olmaqla, görüntü üsulları, möhkəm bir səthin kiçik bir bölgəsindəki bakteriyaları saymaq üçün geniş istifadə olunur. Bu texnikalar baxış sahəsinin sahəsi ilə məhdudlaşır. Zamanla yapışma haqqında məlumat əldə etmək üçün praktik olaraq tətbiq oluna bilsələr də, bu üsullar daha az sayda zaman nöqtələrində nümunələri təsvir etmək üçün daha çox istifadə olunur. Maye -maye interfeyslərində bakteriyaların yapışmasını xarakterizə etmək üçün həm optik, həm də elektron mikroskopiya tətbiq edilmişdir. Elektron mikroskopiyası, ümumiyyətlə, iki maye arasındakı kəsişmədə görüntüləmək üçün kriogenik üsullar tələb edir. Dağılımlı kvars kristal mikro balansı (QCM-D) bakteriyaların səthlərə yapışmasını xarakterizə etmək üçün getdikcə daha çox istifadə olunur. Saniyələr və ya dəqiqələr ərzində meydana gələn 1 ng əmrinin kütləvi dəyişikliyinə həssas olsa da, QCM-D fərdi bakteriyaların yapışmasını həll edə bilmir (çəkisi sifariş pikoqramdır).

Mikron miqyaslı bakteriyalardan fərqli olaraq, fibrillyar səth əlavələri işıq mikroskoplarının optik həllindən daha kiçik ölçülərə malikdir-flagellaların eni 20-40 nm, tip 1 fimbriyaların eni isə 7 nmdir. Optik üsullardan istifadə edərək bu əlavələri müşahidə etmək, əlavələrin etiket daşıması üçün kimyəvi cəhətdən dəyişdirilməsini tələb edir. SEM və AFM birbaşa fibrilyar əlavələri təsvir etmək üçün istifadə edilə bilər. Sonuncu üsul, uyğun bir şəkildə işlədilən ipuçları ilə birləşdirildikdə, yapışma zamanı bir əlavənin tətbiq etdiyi gücü ölçə bilər. Digər güc ölçmə üsullarına optik və ya maqnit cımbızlar daxildir. Xüsusi avadanlıq tələb edən bu üsullar ardıcıl ölçülər verir və buna görə də məhsuldarlığı məhduddur. Nəhayət, yumşaq bir polimerdən hazırlanan mikro və ya nanopillarlar kimi yumşaq səth xüsusiyyətlərinin deformasiyasını müşahidə etməklə qüvvələrə optik olaraq çatmaq olar.

Bakterial ekssudatları xarakterizə etmək üçün üsullar, hüceyrələrarası polimerlərdə spesifik karbohidratlara bağlanan lektinlər vasitəsi ilə floresan boyanmasını ehtiva edir. Lektinlə boyanmadan istifadə edilən hərəkətlilik təcrübələri, bakteriyaların səthi tədqiq edərkən 'lil izləri' izlədiyini və bölünmədən sonrakı qız hüceyrələrinin EPS ilə zəngin yerlərdə qalma ehtimalının daha çox olduğunu müəyyən etdi [50]. Boyama üsulları, bakteriyaların yapışmasını təsir edən EPS dağılımı haqqında faydalı məlumatlar verir, lakin bakteriyaların davamlı olaraq dəyişdirdiyi üçün səthləri xarakterizə etmək üçün lazım olan müvəqqəti qətnamədən məhrumdur.

Xüsusilə, bu görüntü üsulları nanometr (AFM, SEM) və ya mikron (optik mikroskopiya) uzunluq tərəzilərində heterojenliyi xarakterizə etmək üçün istifadə edilə bilər, lakin ümumiyyətlə zamanla həll edilmiş bakterial yapışma tədqiqatları ilə birlikdə istifadə edilməmişdir.

6.3. Çağırışların öhdəsindən gəlmək üçün elm və texnologiyanın inkişafı

Yüksək məhsuldarlıqdakı tək hüceyrəli üsullar, zaman keçdikcə böyük populyasiyalarda heterojen yapışmanın miqdarını təyin etməyə imkan verdi. Hərəkətli bakteriyalara geniş tətbiq olunan bu üsullar, bakteriyaların yapışmasını idarə edən proseslər haqqında yeni fikirlər əldə etmək üçün böyük vədlər verir. Bir çox fərdi hüceyrələrin izlənməsi, məsələn, ilkin olaraq müvəqqəti bağlanmış hüceyrələrin yapışma taleyini ortaya qoydu. Escherichia coli kimyəvi cəhətdən dəyişdirilmiş şüşə slaydlardakı bakteriyalar [51]. Eynilə, müəyyən bakteriya növlərinin fərqli ştammlarına tətbiq edilən tək hüceyrəli izləmə, fibrilyar əlavələrin və/və ya EPS-nin səthi ifadəsi ilə əlaqəli olan nanoölçülü amplitüdlərlə vibrasiya hərəkətini aşkar etdi [52]. Ən son olaraq, klonal populyasiyada yapışmanın tək hüceyrəli izlənməsi E. coli müxtəlif sayda yamaqları olan kolloid modeldən istifadə edərək keyfiyyətcə təsvir edilə bilən fenotipik heterojenliyi aşkar etdi [53]. Bununla belə, izləmə üsulları səth heterojenliyinin eyni vaxtda dinamik xarakteristikası ilə birləşdirilməmişdir. Xüsusilə, optik izləmə ilə uyğun gələn zamanla səth xassələrindəki dəyişiklikləri müəyyən etmək və qiymətləndirmək üçün xarakteristika üsullarına ehtiyac var. İdeal olaraq, bu üsullar EPS, səthi aktiv maddələr və zülalları bakteriyalarla birlikdə müəyyən etməyə və sadalamağa imkan verəcək və ya kimyəvi və/yaxud topoqrafik səth heterojenliyini xarakterizə etməyə imkan verəcəkdir.

Yapışmaya tətbiq olunan yeni mikroskopik üsullar keyfiyyətcə yeni məlumatlar təqdim edə bilər. Çox yaxınlarda, qaranlıq sahə ilə birlikdə ümumi daxili əks etdirmə mikroskopiyası (TIRM), hərəkətsiz hüceyrələrin mobil hüceyrələrə nisbətən səthə daha yaxın yerləşdiyini ortaya qoydu [54]. TIRM şaquli istiqamətdə yüksək məkan ayırdetmə qabiliyyəti təklif etdiyinə görə, kiçik miqyaslı pürüzlülüyün (istər topoqrafik, istərsə də kimyəvi mənşəli) yapışma proseslərinə təsirini başa düşmək üçün maraqlı marşrut təklif edə bilər. Yenə eyni zamanda heterojen səth xüsusiyyətlərini və onların zamanla təkamülünü xarakterizə edən üsullara ehtiyac var.

Eksperimental texnikanın yeni kombinasiyaları ilə yanaşı, müvəqqəti olaraq həll edilmiş təcrübələr də yapışqan davranışını təsvir etmək üçün yeni analizlər tələb edəcəkdir. Bu təhlillər empirik olaraq maşın öyrənmə ilə idarə oluna bilər və ya kimya və biokimyadan uyğunlaşdırılmış zəif, çox dəyərli bağlama modellərində əsaslandırıla bilər.

Böyük populyasiyalarda fibrillar əlavələri tərəfindən tətbiq olunan qüvvələrin dəqiq ölçülməsi, ehtimal ki, güc ölçmələrində istifadə olunan texnikaların (AFM, cımbızlar) ötürülməsinin yaxşılaşdırılmasını tələb edir. Alternativ olaraq, çox yumşaq səthlərdə çəkmə əsaslı ölçülər, yapışan əlavələr geri çəkildikdə və ya hərəkət edərkən tətbiq olunan qüvvələri xarakterizə etmək üçün bir yol təqdim edə bilər.

Nəhayət, maye -maye interfeyslərində yapışmanın anlaşılması da yeni təcrübi üsullar tələb edir. Fimbriae kimi fibrillar əlavələrinin ifadəsinin yağ damcılarına yapışmasını dəyişdirdiyi bilinsə də [55], bu nanometr ölçülü əlavələrin maye-maye interfeyslərindəki lokal oriyentasiyasını və (kapilyar) qarşılıqlı təsirini xarakterizə etmək üçün yeni üsullara ehtiyac vardır. Elektron mikroskopiyası lazımi qətnaməyə malikdir, lakin hazırda kriogen ölçmələrlə məhdudlaşır. Holoqrafik mikroskop yağ damcıları kimi əyri interfeyslərin yaxınlığında üçölçülü (3D) hərəkətli bakteriyaların mövqelərini həll etmək üçün cəlbedici bir marşrut təklif edə bilər, çünki holoqramlara tətbiq olunan işığın səpilmə üsulları bakteriyaların 3D mövqeyi və oriyentasiyası haqqında kəmiyyət məlumatı verə bilər. toplu həll [56].

6.4. Yekun nitq

Tək hüceyrəli analizlər, zamanla yapışmanın taleyini izləmək və populyasiya miqyaslı varyansını qiymətləndirməklə, yapışmada iştirak edən dinamik prosesləri müəyyən etmək üçün yeni imkanlar açdı. Bu təhlillərin izogen nokaut mutantları ilə birlikdə heterojen səthlərin eksperimental xarakteristikası sahəsində zəruri irəliləyişlərlə birləşdirilməsi müxtəlif fiziki şəraitdə işləyən mexanizmlər haqqında yeni fikirlər verəcəkdir. Beləliklə, bakterial yapışma anlayışımızı inkişaf etdirmək üçün mikrobioloqlar, fiziki elm adamları və mühəndislər arasında əməkdaşlıq lazımdır.


İcma

Redaktorlarımız təqdim etdiyinizi nəzərdən keçirəcək və məqaləyə yenidən baxılıb-bağlanmayacağınıza qərar verəcək.

İcma, də deyilir bioloji icma, biologiyada, ortaq bir yerdə müxtəlif növlərin qarşılıqlı əlaqədə olan qrupu. Məsələn, heyvanların məskunlaşdığı, tərkibində bakteriya və göbələklər olan torpaqda kök salmış ağaclar və bitkilər meşəsi bioloji birliyi təşkil edir.

Bioloji icmaların qısa müalicəsi davam edir. Tam müalicə üçün, görmək Biosfer.

Bir cəmiyyətin ümumi quruluşunu təyin edən amillər arasında, içindəki növlərin sayı (müxtəliflik), içərisində tapılan hər növün sayı (bolluq), növlər arasındakı qarşılıqlı təsirlər və cəmiyyətin normal vəziyyətə qayıtma qabiliyyətidir. yanğın və ya quraqlıq kimi pozucu təsirdən sonra. Zamanla bioloji cəmiyyətlərin dəyişməsi varislik və ya ekoloji varislik kimi tanınır.

Bir cəmiyyətdəki müxtəlif növlərin hər biri öz ekoloji nişini tutur. Bir növün yuvası, rəqabət, yırtıcılıq, parazitizm və qarşılıqlılıq da daxil olmaqla, cəmiyyətin digər üzvləri ilə bütün qarşılıqlı əlaqələrini əhatə edir. İcma daxilindəki orqanizmlər kimin yeydiyini göstərməklə qida zəncirləri boyunca yerləşdirilə bilər və bu mövqelər trofik səviyyələr kimi tanınır. Birinci səviyyəyə Günəşin parlaq enerjisini cəmiyyətdəki digər orqanizmlər üçün faydalı olan qida maddələrinə çevirən istehsalçılar - fotosintetik bitkilər daxildir. Bu bitkilər ikinci trofik səviyyə olan ot yeyənlər (bitki yeyənlər və ya ilkin istehlakçılar) tərəfindən yeyilir. Otyeyənlər, öz növbəsində, daha böyük ətyeyənlər (müvafiq olaraq, ikinci və üçüncü istehlakçılar) tərəfindən yeyilən ətyeyənlər (ət yeyənlər) tərəfindən yeyilir. Qida zənciri son halqa öləndə və müxtəlif bakteriya və göbələklərin hücumuna məruz qaldıqda başa çatır, ölü üzvi maddələri parçalayan və bununla da əsas qida maddələrini ətraf mühitə geri buraxan parçalayıcılar.

Ekosistem, fiziki mühiti ilə birlikdə bir ərazinin bioloji birliyindən ibarətdir.

Britannica Ensiklopediyasının Redaktorları Bu məqalə ən son redaktor John P. Rafferty tərəfindən yenidən işlənmiş və yenilənmişdir.