Kredit:CC0 Public Domain
Mikrobiella samhällen formar vår hälsa och vår planets hälsa. Vissa är bekanta för människor, som mikroberna som finns i tarmen, känd som vår mikrobiom. Andra fortsätter att jäsa mest under radarn.
När många mikrober lever tillsammans och växer på ett inbördes sätt kan det vara svårt att identifiera den funktionella rollen för en enskild aktör. Men vissa komplexa mikrobiella ekosystem kan faktiskt vara lättare att förstå än de med färre spelare, enligt en ny studie i Physical Review X ledd av teoretisk fysiker Mikhail Tikhonov vid Washington University i St Louis.
"Vissa verkliga mikrobiella ekosystem är väl beskrivna av modeller som är förvånansvärt enkla, med tanke på komplexiteten under huven", säger Tikhonov, biträdande professor i fysik i konst och vetenskap. Det nya modelleringsramverket som han utvecklade tillsammans med doktoranden Jacob Moran ger en exakt kvantitativ definition för det svårfångade begreppet "grovkornighet" och antyder att vissa av dess egenskaper kanske inte är intuitiva.
"Förenklat uttryckt betyder grovkornighet att utelämna detaljer, och vi säger att det är bra om det inte ändrar resultatet av ett specifikt experiment," sa Tikhonov.
"Observera att denna definition kopplar grovkornighet till ett val av ett experiment, och det är faktiskt viktigt", sa han. "Vi hävdar att grovkornighet i grunden beror på vilken aspekt av ekosystemet du bryr dig om. Vi visar att exakt samma ekosystem lätt kan vara grovkornigt om du är intresserad av en egenskap, medan du för en annan kan behöva veta alla detaljer."
Detta nya arbete erbjuder en väg mot teoretisk förståelse av vilka ekosystemegenskaper och under vilka miljöförhållanden som kan vara förutsägbara med grovkorniga modeller. Tillvägagångssättet kan hjälpa biologer som vill studera mikrober i sina egna röriga, verkliga förhållanden – det vill säga olika samhällen i komplexa miljöer – istället för att försöka isolera dem i en petriskål.
"Med den här studien har vi visat att en stor mångfald av stammar, även om de är nominellt mer komplexa, faktiskt kan underlätta grovkornighet och att, åtminstone inom vår modell, är grovkornighet maximerad när en gemenskap är sammansatt i sin " inhemsk miljö," sa Tikhonov. + Utforska vidare
