原文献信息:Kost C, Patil KR, Friedman J, Garcia SL, and Ralser M. Metabolic exchanges are ubiquitous in natural microbial communities. Nat. Microbiol. 2023; 8, 2244-2252.
摘要:
代谢交换在自然微生物群落中无处不在。微生物群落推动全球生物地球化学循环,并影响植物和动物(包括人类)的健康。它们的结构和功能由生态和环境互动决定,这些互动支配了微生物群落的组装、稳定性和进化。广泛的观点认为,竞争等对抗性互动在微生物群落中占主导地位,并且比协同互动(例如,互惠共生或附着共生)更具生态重要性。然而,在过去十年里,一个更加细致的画面逐渐浮现,其中细菌、古菌和真菌存在于一个交互网络中,相互交换必需和非必需的代谢物。这些代谢互动深刻影响了相关菌株的生理、生态和进化,并且对许多(如果不是所有的话)微生物组的功能至关重要。因此,我们主张对微生物组生态学持平衡的观点,涵盖协同和对抗互动作为驱动微生物群落结构和动态的关键力量。
研究微生物群落如何在环境代谢复杂性增加的情况下表现出组成上的收敛或分化现象,有助于理解环境如何影响微生物群落的组装,并为微生物组工程应用提供理论基础。
代谢复杂性驱动微生物群落的分化
在发酵食品中,强制代谢互馈使不同物种能够长期共存,而生物地球化学循环也依赖于这种代谢互馈网络。
为了解决这些问题,建议采用优化的培养方法,尽可能模拟自然环境条件,并利用现代技术(如13C标记的蛋白质组学)来准确检测和量化微生物之间的代谢互动。这些方法将有助于更真实地了解微生物群落中的互惠相互作用。
文中图表: