PENELITIAN GIZI TERKINI: Biologi sintetis masa depan, ekologi sintetis meningkatkan kesehatan dengan merekayasa lingkungan

Biologi sintetis masa depan, ekologi sintetis meningkatkan kesehatan dengan merekayasa lingkungan

Para peneliti menemukan bahwa menyediakan komunitas mikroba dengan berbagai sumber makanan yang lebih luas tidak meningkatkan variasi spesies mikroba dalam eksperimen mereka, tetapi lebih banyak makanan memicu lebih banyak pertumbuhan mikroba. Tujuan utama tim adalah mempelajari cara mengarahkan perilaku mikrobioma melalui molekul lingkungan seperti sumber makanan.

Ada banyak minat saat ini tentang bagaimana mikrobioma yang berbeda — seperti yang terdiri dari semua bakteri dalam usus kita — dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan kesehatan manusia dan menyembuhkan penyakit. Tetapi Daniel Segrè telah mengarahkan pandangannya pada visi yang jauh lebih ambisius tentang bagaimana mikrobioma dapat dimanipulasi untuk kebaikan: “Untuk membantu mempertahankan planet kita, bukan hanya kesehatan kita sendiri.”

Segrè, direktur Inisiatif Mikrobioma Universitas Boston, mengatakan dia dan ilmuwan lain di bidang biologi sintetik dan sistemnya sedang mempelajari mikrobioma — komunitas mikroskopis bakteri, jamur, atau kombinasi dari mereka yang memberikan pengaruh satu sama lain dan lingkungan sekitarnya . Mereka ingin tahu bagaimana mikrobioma dapat diarahkan untuk melakukan tugas-tugas penting seperti menyerap lebih banyak karbon atmosfer, melindungi terumbu karang dari pengasaman laut, meningkatkan kesuburan dan hasil lahan pertanian, dan mendukung pertumbuhan hutan dan tanaman lain meskipun kondisi lingkungan berubah.

“Mikroba mempengaruhi kita sebagai manusia melalui proses metabolisme mereka sendiri, mereka memengaruhi planet kita melalui apa yang mereka konsumsi dan keluarkan, mereka membantu menciptakan oksigen yang kita hirup,” kata Segrè, profesor biologi dan bioinformatika BU College of Arts & Sciences, dan seorang College of Engineering profesor teknik biomedis. “Dulu mikrobalah yang memungkinkan kehidupan multiseluler.”

Namun, tidak seperti banyak ahli biologi sintetik lainnya yang bekerja untuk meningkatkan atau merekayasa genetika mikroba secara langsung, Segrè lebih tertarik pada bagaimana mengarahkan perilaku mikrobioma dengan mengubah kondisi lingkungan tempat tinggalnya — sebuah pendekatan yang menurutnya bisa lebih baik digambarkan sebagai “ekologi sintetis.”

BACA:   Waspada, Kopi dan Penyakit Jantung

“Pendekatan biologi sintetik yang lebih tradisional adalah dengan memanipulasi genom mikroba,” kata Segrè. “Tapi kami mencoba memanipulasi ekosistem mikroba menggunakan molekul lingkungan.”

“Kita tahu bahwa interaksi mikroba dengan lingkungan itu penting,” kata Alan Pacheco, yang memperoleh gelar PhD dalam bidang bioinformatika yang bekerja di lab Segrè. Beberapa interaksi tersebut menguntungkan beberapa spesies mikroba, beberapa hanya menguntungkan satu spesies dalam suatu komunitas, dan beberapa dapat berbahaya bagi spesies tertentu, katanya. “Tapi masih banyak yang kita tidak tahu tentang mengapa interaksi ini terjadi seperti itu.”

Dalam sebuah studi baru yang baru-baru ini diterbitkan di Nature Communications, Segrè, Pacheco, dan kolaborator mereka Melisa Osborne, seorang ilmuwan peneliti di laboratorium Segr, mengeksplorasi bagaimana keberadaan 32 molekul atau nutrisi lingkungan yang berbeda, sendiri atau dalam kombinasi dengan yang lain, akan mempengaruhi pertumbuhan tingkat komunitas mikroba dan campuran beragam spesies yang membentuk mikrobioma tertentu.

“Di benak kami, kami memiliki gagasan tentang diet ini, dibingkai oleh penelitian yang telah melihat perbedaan dalam mikrobioma usus berdasarkan diet Barat vs pemburu-pengumpul,” kata Pacheco, yang sekarang menjadi rekan postdoctoral di ETH Zürich. Diet pemburu-pengumpul, oportunistik dan terdiri dari berbagai sumber makanan nabati, dianggap jauh lebih beragam daripada diet Barat, itulah sebabnya diet pemburu-pengumpul dianggap mengolah usus yang lebih sehat.

Namun hasil eksperimen mengejutkan tim. Mereka berharap mereka akan melihat pertumbuhan dan keragaman mikrobioma meningkat karena “serangga” memiliki lebih banyak akses ke berbagai makanan — berbagai karbon, termasuk gula, asam amino, dan polimer kompleks — tapi bukan itu yang mereka kontrol dengan cermat. mengungkapkan. Sebaliknya, mereka mengamati bahwa persaingan makanan antara spesies mikroba yang berbeda menghambat diversifikasi dalam komunitas mikroba.

“Hasil kami menunjukkan bahwa kompleksitas lingkungan saja tidak cukup untuk mempertahankan keragaman komunitas, dan memberikan panduan praktis untuk merancang dan mengendalikan ekosistem mikroba,” tulis para penulis.

Jadi, apa mekanisme yang mengontrol keragaman mikrobioma? “Ini akan memakan waktu untuk mencari tahu penyebab dari semua interaksi ini,” kata Segrè.

BACA:   PENELITIAN GIZI TERKINI: Teori di balik diet golongan darah populer tidak terbukti Ilmiah

Meskipun meningkatkan variasi sumber makanan tidak meningkatkan variasi spesies mikroba dalam eksperimen mereka, lebih banyak makanan memicu pertumbuhan mikroba lebih banyak. “Kami menemukan hasil tergantung pada jumlah total sumber karbon, tetapi tidak pada variasi sumber tersebut,” kata Segrè. “Ini seperti orang-orang yang sedang piknik — jika cukup banyak orang yang datang untuk piknik, tidak peduli apa pun makanan yang tersebar, pada akhirnya semuanya akan dimakan. Dalam banyak eksperimen kami, mikrobamasyarakat menggunakan setiap bit terakhir dari sumber karbon sepenuhnya.”

Pacheco menambahkan bahwa jika seseorang dapat mengkonsumsi sesuatu, orang lain dapat mengalahkan mereka untuk itu. “Eksperimen kami menunjukkan bahwa modulator penting dalam keragaman mikroba adalah seberapa banyak organisme yang berbeda ini bersaing satu sama lain untuk sumber daya,” katanya. “Semakin banyak organisme bersaing, semakin sedikit keragaman komunitas itu.”

Tim berencana untuk melakukan lebih banyak penelitian tentang faktor lingkungan tambahan, menyelidiki bagaimana akses nutrisi dan variasi mengubah komunitas mikroba dari waktu ke waktu, dan bagaimana media tempat komunitas mikroba hidup memengaruhi konsumsi dan sekresi molekul mereka. Mereka juga mengeksplorasi bagaimana proses metabolisme di antara spesies mikroba yang berbeda dapat berinteraksi dan berinteraksi satu sama lain, dan bagaimana kemampuan beberapa organisme untuk secara berurutan atau bersamaan mengkonsumsi banyak sumber daya mempengaruhi mikrobioma secara keseluruhan.

Membuka lebih lanjut dan akhirnya memanfaatkan semua “tombol dan tombol” lingkungan ini dapat membuka pintu untuk menggunakan mikrobioma untuk memengaruhi metabolisme manusia dan kondisi kesehatan atau penyakit pada manusia dan ekosistem alami.

Материалы по теме:

8 Tes atau Pemeriksaan Pembuktian Protein
Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul ...
Rekomendasi Nutrisi dan Diet Pada Pengobatan Kanker Prostat Berdasarkan Sains
Rekomendasi Nutrisi dan Diet Pada Pengobatan Kanker Prostat Berdasarkan Sains Widodo Judarwanto, Sandiaz Yudhasmara Di seluruh dunia, kanker prostat adalah keganasan yang paling sering didiagnosis dan ...
KONSULTASI GIZI ANAK : Anak Saya Lebih Suka Jus atau Soda .
Anak saya suka minum jus dan soda tapi jarang minum air putih. Bagaimana saya bisa membuatnya minum lebih banyak air?
BACA:   Toksisitas dan Rekomendasi Dosis Vitamin A
JAWABAN Masalah ini adalah tantangan yang ...
Kandungan Gizi Berbagai Macam Mangga
Perbedaan Kandungan Gizi Mangga Gedong, Indramayu, Harum Manis, Golek Dan Mangga Muda Mangga atau mempelam adalah nama sejenis buah, demikian pula nama pohonnya. Mangga termasuk ...
PENELITIAN TERKINI: Konsumsi kopi secara teratur turunkan lemak tubuh wanita
Kopi adalah salah satu minuman harian paling populer di Amerika Serikat. Yang penting, konsumsi kopi telah dikaitkan dengan risiko yang lebih rendah dari berbagai ...

Leave a Reply

Your email address will not be published.