Grovkorning kan hjælpe forskere med at forstå komplekse mikrobielle økosystemer, tyder teorien på

Mikrobielle samfund former vores sundhed og vores planets sundhed. Nogle er velkendte for mennesker, som de mikrober, der findes i tarmen, kendt som vores mikrobiom. Andre bliver ved med at gære mest under radaren.

Når mange mikrober lever sammen og vokser på indbyrdes forbundne måder, kan det være svært at identificere den enkelte spillers funktionelle rolle. Men nogle komplekse mikrobielle økosystemer kunne faktisk være lettere at forstå end dem med færre spillere, ifølge en ny undersøgelse i Physical Review X ledet af teoretisk fysiker Mikhail Tikhonov ved Washington University i St. Louis.

"Nogle virkelige mikrobielle økosystemer er godt beskrevet af modeller, der er overraskende enkle i betragtning af kompleksiteten under motorhjelmen," sagde Tikhonov, assisterende professor i fysik i kunst og videnskab. Den nye modelleringsramme, som han udviklede sammen med kandidatstuderende Jacob Moran, giver en præcis kvantitativ definition af det undvigende begreb "grovkornethed" og antyder, at nogle af dets egenskaber måske ikke er intuitive.

"Simpelt sagt betyder grovkornet at udelade detaljer, og vi siger, at det er fint, hvis det ikke ændrer resultatet af et bestemt eksperiment," sagde Tikhonov.

"Bemærk, at denne definition forbinder grovkornethed med et valg af et eksperiment, og det er faktisk vigtigt," sagde han. "Vi argumenterer for, at grovkornethed grundlæggende afhænger af, hvilket aspekt af økosystemet du holder af. Vi viser, at det nøjagtige samme økosystem nemt kan være grovkornet, hvis du er interesseret i én egenskab, mens du for en anden måske har brug for at vide alle detaljer."

Dette nye arbejde tilbyder en vej mod teoretisk forståelse af, hvilke økosystemegenskaber, og under hvilke miljøforhold, der kan forudsiges af grovkornede modeller. Tilgangen kunne hjælpe biologer, der ønsker at studere mikrober under deres egne rodede, virkelige forhold – det vil sige forskellige samfund i komplekse miljøer – i stedet for at forsøge at isolere dem i en petriskål.

"Med denne undersøgelse har vi påvist, at en høj mangfoldighed af stammer, selvom den nominelt er mere kompleks, faktisk kan lette grovkornbarheden, og at, i det mindste inden for vores model, er grovkornbarheden maksimeret, når et samfund samles i sin ' indfødte omgivelser," sagde Tikhonov. + Udforsk yderligere

Bakterier kunne lære at forudsige fremtiden