NAS के नए सदस्य से पता चलता है कि जानवर अच्छे सूक्ष्मजीवों का चयन कैसे करते हैं, हानिकारक लोगों को अस्वीकार करते हैं

Microbiome कार्यक्रम क्या है? (जुलाई 2019).

Anonim

मार्गारेट मैकफॉल-Ngai, प्रशांत बायोसाइंसेस रिसर्च सेंटर के प्रोफेसर और निदेशक, महासागर और पृथ्वी विज्ञान और प्रौद्योगिकी स्कूल, मोनोआ में हवाई विश्वविद्यालय में, यूएच में एकमात्र महिला है जो राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी का सदस्य है (NAS)। अपने उद्घाटन लेख में इस सप्ताह प्रकाशित नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में, देश के सबसे प्रतिष्ठित वैज्ञानिक समूहों में से एक में शामिल होने की याद में, वह और शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक नए खोजे तंत्र को प्रकट किया जिसके द्वारा जीवित लाभकारी सूक्ष्मजीवों का चयन करते हैं और हानिकारक अस्वीकार करते हैं लोगों को।

मनुष्यों जैसे स्तनधारियों के आंतरिक माइक्रोबियल समुदायों, या कंसोर्टिया जटिल हैं कि उन्हें स्वस्थ कार्य के लिए कई जीवाणु प्रकार की आवश्यकता होती है। श्वसन प्रणाली में ऊतक, फलोपियन ट्यूब, और यूस्टाचियन ट्यूबों को सिलिया-माइक्रोस्कोपिक बालों की तरह संरचनाओं के साथ रेखांकित किया जाता है जो कई पशु कोशिकाओं की सतह से बाहर निकलते हैं। इन सिलीटेड ऊतकों को जिम्मेदार एक केंद्रीय भूमिका जहरीले अणुओं और अवांछित सूक्ष्मजीवों को प्रभावी ढंग से साफ़ करना है; काम में काफी हद तक डॉ। जन्ना नवराथ (अब एमुलेट, इंक, बोस्टन में) और यूएससी में गणितीय मॉडलर डॉ। ईवा कंसो के सह-नेतृत्व में काम करते हुए, इन सिलीटेड ऊतकों को चुनिंदा फायदेमंद सूक्ष्मजीवों को भी भर्ती किया जाता है, symbionts कहा जाता है।

"कुछ साल पहले, जब बायोमेडिकल समुदाय ने पाया कि स्तनधारियों की इन सभी सतहों में एक समृद्ध सह-विकसित माइक्रोबियल कंसोर्टियम है, एक सूक्ष्मजीव, जो उन प्रणालियों के स्वास्थ्य को बढ़ावा देता है, सवाल बन गया: वे यह कैसे करते हैं-वह है, किस तंत्र से वे अच्छे सूक्ष्म जीवों का चयन करते हैं और हानिकारक लोगों को अस्वीकार करते हैं? " मैकफॉल-Ngai समझाया।

अधिकांश जानवरों के सिलीटेड ऊतक अवलोकन और अध्ययन के लिए पहुंच योग्य नहीं हैं। एक मॉडल जैविक प्रणाली के रूप में, हवाई बॉबेल स्क्विड और इसके एकल बैक्टीरियल सिम्बियोन, विब्रियो फिशरी का उपयोग करके, सहयोगी शोध दल - जिसमें बायोमेचनिकिस्ट / बायोइंजिनियर, एक लागू भौतिक विज्ञानी, गणितज्ञ, एक इमेजर, एक माइक्रोबायोलॉजिस्ट और मैकफॉल-Ngai, एक विकासशील शामिल है जीवविज्ञानी और जैव रसायनविद ने इस प्रक्रिया की जांच की जिसके द्वारा एक उचित सिम्बियन प्रजातियां अन्य सभी बैक्टीरिया के बहिष्कार पर एक मेजबान पशु के माइक्रोबायम में भर्ती की जाती हैं।

यह मॉडल सिस्टम ऐसी जटिल समस्याओं में एक विशेष खिड़की प्रदान करता है क्योंकि स्क्विड केवल एक सिम्बियन प्रजातियों के साथ साझेदार है, जो इसे जटिल सिलीटेड सतह की गतिविधि का उपयोग करके चुनता है। इसके अलावा, इस जानवर की शरीर योजना ऐसी है कि शोधकर्ता इस अत्यधिक सुलभ ऊतक सतह के साथ प्रक्रिया को देखने के लिए माइक्रोस्कोपी का उपयोग कर सकते हैं।

मैकफॉल-Ngai ने कहा, "हम दो अलग सिलिया व्यवहार खोजने के लिए आश्चर्यचकित थे।" "एक व्यवहार लंबे सिलिया-बहुत व्यवस्थित होता है, जिसमें सिलिया समूह की लहरें एक साथ धड़कती हैं। सिलिया के ये क्षेत्र बैक्टीरिया साझेदार को उन क्षेत्रों में केंद्रित करने के लिए काम करते हैं जहां उपनिवेशीकरण होता है। हमें शीतलिया के खेतों में भी पाया जाता है जो कि मार रहे थे, लेकिन प्रत्येक स्वतंत्र रूप से। गणितीय मॉडलिंग और विज़ुअलाइज़ेशन से पता चला है कि ये छोटा सीलिया मेजबान सेल के रासायनिक संकेतों को मिश्रण करने के लिए काम करता है ताकि साझेदार बैक्टीरिया को आकर्षित किया जा सके। "

चूंकि सिलिया की संरचना और कार्य जानवरों के विकास के दौरान संरक्षित होते हैं, इसलिए यह अध्ययन सिलीटेड सतहों के बहुत ही बुनियादी कार्यों में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

"इस शुरुआती बिंदु के साथ, हम यह निर्धारित करना शुरू कर सकते हैं कि कैसे पूरी प्रणाली, मेजबान कोशिकाएं, उनके स्राव और उनके जीवाणु साझेदार, घातक रोगजनकों द्वारा इन ऊतकों के उपनिवेश को विचलित करने के लिए काम करते हैं, जैसे कि खांसी खांसी, गले में खराश / संधि बुखार, और दो अलग-अलग प्रकार के निमोनिया, "मैकफॉल-Ngai ने कहा। "यह जानकारी मानव श्वसन, प्रजनन, और उत्सर्जित ट्रैक्ट्स के साथ लाभकारी जीवाणु साझेदारों के अधिग्रहण और विकास को बढ़ावा देने के तरीकों के विकास में सहायता कर सकती है।"

लगभग तीन दशकों तक, मैकफॉल-Ngai और पीबीआरसी शोधकर्ता एडवर्ड रूबी, पशु microbiomes की विशेषता के लिए स्क्विड-जीवाणु symbiosis प्रणाली का उपयोग किया है। उन्होंने जानवरों के विकास और जीवाणु साझेदारों को प्रभावित करने वाले बैक्टीरिया की खोज की जो उनके मेजबान के सर्कडियन (दैनिक) ताल चलाते हैं।

इन और अन्य अंतर्दृष्टि ने माइक्रोबियल दुनिया के एक बार संकीर्ण दृश्य को विस्तारित करने में योगदान दिया है। मूल शोध में उनकी प्रतिष्ठित और निरंतर उपलब्धियों के आधार पर, मैकफॉल-Ngai, 2015 में NAS के लिए चुने गए थे। NAS के लिए चुनाव विज्ञान के क्षेत्र में सर्वोच्च सम्मान में से एक है।

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