Mangfoldighed og immigration øger produktiviteten i mikrobielle samfund

Naturlig selektion gør hurtigt en smeltedigel af mikroorganismer til et yderst effektivt samfund, ny forskning viser.

Forskere ved University of Exeter blandede ti forskellige metanproducerende samfund (bestande af hundredvis af mikrobielle arter, hovedsageligt bakterier).

Nogle af disse samfund trivedes, når de voksede alene, og nogle klarede sig dårligt - men når de blandes sammen, prøver indeholdende alle ti samfund begyndte hurtigt at producere lige så meget metan som det bedste af de ti.

Mikrobielle samfund, komplekse blandinger af arter, der interagerer med hinanden, er overalt - på og i vores kroppe, i jord og vand, selv i skyer og vulkanske varme kilder.

Forskerne fokuserede på mikrobielle samfund, der producerede metan, fordi mængden af ​​produceret gas indikerer, hvor sundt samfundet er. Dette tillod en sjælden indsigt i de mekanismer, der styrer dannelsen af ​​sådanne samfund. Fællesskaberne kom fra en række forskellige kilder, herunder biogasanlæg og komøg.

Resultaterne kan have konsekvenser ud over biogassektoren, og hvis det samme princip gælder andre steder, kan det implementeres i fækale transplantationer, eller jord probiotika, stigende afgrødeudbytter.

"Jo flere fællesskaber vi tilføjede til blandingen, jo højere biogasudbytte, "sagde Dr. Pawel Sierocinski, af miljø- og bæredygtighedsinstituttet på University of Exeter's Penryn Campus i Cornwall.

"Dette viser, at udvælgelse kan fungere på et helt samfund, snarere end blot på enkelte arter eller gener.

"Vi så på samfundets artssammensætning efter forsøget, ved at analysere deres DNA, og så, at blandingerne meget lignede det sundeste enkeltsamfund, ikke kun i deres metanproduktion, men også hvad angår hvilke mikrober der kan findes i dem.

"Nogle organismer fra samfund med svagere præstation blev også en del af den blomstrende blanding. Disse bakterielle immigranter fik blandingerne til at have en højere biodiversitet, at gøre sådanne samfund mere effektive og stabile.

"Der er komplekse foderkæder inden for disse samfund, da nogle mikroorganismer lever af andres biprodukter. Vores forskning viser, at mikrober fra velfungerende samfund er i stand til at trække deres andre bakterier med sig i noget, vi kaldte 'bakteriel nepotisme'. "Vi var også overraskede over, hvor reproducerbare vores fund var - vores kolleger i Frankrig fik de samme resultater fra helt uafhængige tests, ved hjælp af en lignende model. "

Dr Sierocinski tilføjede:"For offentligheden, der er mange potentielle praktiske konsekvenser, hvis fremtidig forskning bekræfter, at de samme regler gælder for andre typer samfund.

"At lære sådanne regler, der guider samfundsadfærd, giver os mulighed for at udnytte dem. F.eks. hvis vores tarmflora opfører sig på samme måde som metanproducerende samfund, vi kunne bruge det til vores fordel. Vi kunne reparere de dårligt fungerende samfund ved at give dem et løft fra dem, der fungerer godt. "

Papiret, offentliggjort i tidsskriftet Nuværende biologi , har overskriften:"Et enkelt samfund dominerer strukturen og funktionen af ​​en blanding af flere metanogene samfund."