所有生物 - 从最简单的动物和植物生物到人体 - 与巨大的微生物共生体密切相关，这些共生体在其组织的内部和外部定殖。主人和微生物的功能性合作，科学家称之为元生物，最近才成为生命科学研究的焦点。今天我们知道，我们只能理解与生物体和共生体之间的相互作用有关的许多生命过程。基尔大学(CAU)的协作研究中心(CRC)1182“元生物的起源和功能”旨在了解宿主 - 微生物关系的传播和功能后果。
CRC 1182研究人员的一个关键问题是生物体微生物组的组成在个体发育过程中是如何形成的。目前尚不清楚微生物群落组成是否更多地受功能选择过程的控制，或者随机过程是否占主导地位。为了检验微生物组成，来自CAU的CRC 1182和Plön的Max Planck进化生物学研究所(MPI-EB)的研究小组现在将所谓的“中性元生物”理论应用于整个模式生物，从非常简单的生物到复杂的脊椎动物。来自Kiel和Plön的科学家昨天在PLOS Biology期刊上发表了他们的研究结果。
进化论的零模型
理论模型提供了一种使高度复杂的个体微生物组成可管理的方法。进化研究的基本模型是所谓的中立零模型。这用于预测人口如何在没有任何选择压力的情况下发展。CRC 1182的研究小组现已将该模型应用于从线虫到家鼠的几种模式生物，并将预测与实验收集的数据进行比较。“理论和实验数据对于许多生物都非常匹配。例如，家鼠中的预测成分可以在实际的微生物物种群落中找到。”MPI-EB研究助理兼CRC成员Michael Sieber博士总结道。 1182.“选择在微生物组中的作用可能较小”比我们之前假设的组成，虽然这并不意味着微生物组对于生物体没有重要的功能，但它可以表明微生物组的许多不同组成可以同样良好地执行这些功能。然后，在一个生物体中实际形成的特定成分是偶然的。“
进一步探索微生物组的地图
然而，研究人员确实注意到中性模型与微生物组的真实组成之间存在一些显着的偏差。例如，小鼠微生物组中的单个细菌种类与中性预测不匹配。并且秀丽隐杆线虫线虫的微生物种类组成与中性模型完全不匹配。
“我们假设模型和现实之间的这些偏差可能表明某些微生物的特定功能，”西伯强调。因此，研究与中性模型的系统偏差有可能发现微生物组内某些细菌物种的关键功能。
关于偏离中性模型的第一个解释已经在讨论中。例如，小鼠微生物组中的一些非中性细菌参与消化，因此它们的存在可能是靶向选择过程的结果。另一方面，秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)具有非常快速的世代变化，可能不会长时间生长其微生物组的稳定的，主要是中性的组合物。“因此，中性元组织模型为我们的协作研究中心调查的模型生物的整个谱系中微生物组组成的进一步功能分析提供了重要的理论基础，”CRC 1182发言人Thomas Bosch教授说。