Microben in beeld: hoe veranderingen in het milieu de diversiteit in gevaar brengen!

Microben in beeld: hoe veranderingen in het milieu de diversiteit in gevaar brengen!

Een nieuwe studie door Tom Clegg en Thilo Gross heeft de complexe mechanismen onderzocht die de microbiële diversiteit vormgeven. Uit onderzoek van het Helmholtz Instituut voor Functionele Mariene Biodiversiteit van de Universiteit van Oldenburg blijkt dat microbiële ecosystemen omslagpunten hebben. Op deze omslagpunten kunnen zelfs kleine verstoringen leiden tot de ineenstorting van de gemeenschap. De wetenschappers concluderen dat het voortbestaan ​​van microben sterk afhankelijk is van een netwerk van onderlinge afhankelijkheden dat door de kleinste veranderingen kan worden gedestabiliseerd.

De resultaten, gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift PNAS, benadrukken het fragiele evenwicht van microbiële gemeenschappen. Deze gemeenschappen functioneren als een netwerk waarin verschillende bevolkingsgroepen met elkaar verbonden zijn door de uitwisseling van metabolische producten. Het verlies van individuele populaties kan het hele netwerk bedreigen en leiden tot een abrupte afname van de diversiteit. Een dergelijke ineenstorting wordt een omslagpunt genoemd, vergelijkbaar met een black-out in een elektriciteitsnet.

De uitdagingen in het laboratorium

Een belangrijke bevinding van het onderzoek is de uitdaging van het cultiveren van microbiële gemeenschappen in het laboratorium. Veel micro-organismen sterven tijdens het kweekproces, waardoor belangrijke leden en dus noodzakelijke metabolieten niet in laboratoriumexperimenten kunnen worden geregistreerd. Dit vertegenwoordigt een verstoring die de natuurlijke interactie van de microben beïnvloedt. In intra-laboratorium-culturen die rijk zijn aan hulpbronnen kan het uiteenvallen van de gemeenschap ook optreden wanneer hun onderlinge relaties worden verstoord. Clegg en Gross waarschuwen dat dergelijke systemen mogelijk niet zullen regenereren, zelfs als alle noodzakelijke hulpbronnen weer beschikbaar zijn.

De implicaties van dit onderzoek zijn enorm, vooral gezien de rol die microben spelen in de gezondheid van mens en milieu. Zelfs als de laboratoriumomstandigheden de natuurlijke habitats niet weerspiegelen, zijn de bevindingen essentieel voor ons begrip van de microbiële diversiteit en het belang ervan voor ecosystemen.

Veranderingen in het milieu en hun gevolgen

Parallel aan dit werk onderzoekt een onderzoeksteam van de Cluster of Excellence “Balance of the Microverse” van de Friedrich Schiller Universiteit Jena hoe veranderingen in het milieu de microbiële gemeenschappen beïnvloeden die cruciaal zijn voor de gezondheid van mens en natuur. Veranderingen in eetgewoonten en intensieve landbouwpraktijken kunnen niet alleen de darmflora maar ook de koolstofcyclus verstoren.

Hun onderzoek analyseerde DNA-sequenties van meer dan 1.500 microbiële gemeenschappen uit verschillende habitats. De wetenschappers wilden de robuustheid of gevoeligheid van deze micro-organismen voor de genoemde veranderingen bestuderen. Een opmerkelijke bevinding van de studie is dat bacteriesoorten die wijdverspreid zijn, grotere genomen hebben. Dit zou kunnen verklaren waarom ze in verschillende omgevingen kunnen overleven.

Dit onderzoek is niet alleen vernieuwend, maar tot nu toe ook uniek. Voor het eerst werden bacterie- en schimmelsoorten samen op wereldschaal onderzocht om hun aanpassingsvermogen te bepalen. De analyse van een verscheidenheid aan verschillende biomen - sequenties zijn onder meer afkomstig uit aquatische, gastheer- en bodembiomen - heeft nieuwe dimensies geopend voor het begrijpen van de dynamiek van microbiële gemeenschappen.

Concluderend versterken zowel de studies van Clegg en Gross als de analyses van de Universiteit van Jena de noodzaak om de complexe interacties in microbiële ecosystemen verder te onderzoeken. Hun bevindingen dragen aanzienlijk bij aan het begrip van de ecologie en evolutie van microben en onderstrepen het belang van het behouden van deze diversiteit in een veranderende omgeving.

Voor meer details over het onderzoek van Clegg en Gross kunt u terecht op UOL. Aanvullende informatie over het bestuderen van veranderingen in het milieu is te vinden op de website Universiteit van Jena evenals bij MDR.