大家知道嗎，廚房中看似不起眼的海綿或許是比實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿更好的菌群培養(yǎng)“基地”，原因到底在哪里呢，研究人員一直在尋找答案。最近，美國杜克大學(xué)的科學(xué)家在《自然化學(xué)生物學(xué)》雜志上撰文揭露了這背后的秘密：由于海綿營造的環(huán)境結(jié)構(gòu)會影響微生物物種之間的相互作用，這有利于菌群的大量繁殖。
根據(jù)這項(xiàng)研究，讓微生物在海綿中茁壯成長的不僅僅是殘留的食物，還有海綿本身的特殊的結(jié)構(gòu)。通常情況下，有些細(xì)菌喜歡生活在一個(gè)多樣化的群落中，而另外一些則更喜歡與像自己一樣的細(xì)菌共存，因此一個(gè)讓這兩種細(xì)菌都“適宜”的環(huán)境會帶來最強(qiáng)的生物多樣性。大家最常見的土壤就提供了這種最佳的混合居住環(huán)境，而我們廚房中普通的海綿也是如此。
在自然界中，土壤提供了不同種群生長所需的所有角落和縫隙，混合程度不同的細(xì)菌群落無需彼此進(jìn)行太多互動。但是，當(dāng)人類培育細(xì)菌物種來制造產(chǎn)品，常見的如酒精、生物燃料和藥物時(shí)，我們只是把它們放在一個(gè)盤子或一個(gè)大桶里，做成一個(gè)無結(jié)構(gòu)的黏液，這并不有利于菌群快速、大量繁殖。對此，杜克大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授尤令聰博士說：“細(xì)菌就像我們正在經(jīng)歷的大流行中的人一樣——有些人想要被隔離保護(hù)起來，但是發(fā)現(xiàn)很難做到；而另外一些人卻對此不在乎，他們更喜歡自由?！睂?shí)際上，菌落物種之間彼此既有積極的相互作用，也有消極的相互作用，存在一種程度的融合，以讓各種菌落整體共存最大化，這似乎與人類社會相似，成員之間需要有一定的獨(dú)立性，但又需要彼此合作。
科學(xué)家們在一系列實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，各種微生物物種可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)環(huán)境的因素（如復(fù)雜性和規(guī)模）相互影響種群。經(jīng)過對大約80種不同的大腸桿菌菌株的基因組進(jìn)行編碼，然后在實(shí)驗(yàn)室的生長板上以不同的組合混合這些細(xì)菌，這些平板上有各種細(xì)菌的潛在生存空間——從六個(gè)大孔到1536個(gè)小孔。這些孔的設(shè)計(jì)可以模擬細(xì)菌可能喜歡生長的不同環(huán)境，大的孔近似于許多微生物物種可以自由混合的環(huán)境，而小的孔則類似于它們可以自我隔離的空間。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常有趣：無論這些菌群“棲息地”大小如何，結(jié)果都一樣，細(xì)菌進(jìn)化成只有一兩個(gè)存活菌株的群落，其中不大不小的孔具有最大的多樣性。這是由于孔太小就會影響依賴與其他物種相互作用才能生存的菌群，孔太大則則影響了喜歡單獨(dú)存在的菌群，而中孔不大不小的結(jié)構(gòu)為微生物群落提供了最大的多樣性。
上面的實(shí)驗(yàn)解釋了為什么廚房海綿是微生物的最佳棲息地：它通過提供不同的分離層，結(jié)合不同大小的公共空間，模擬來了自然界中土壤的分割狀態(tài)?？茖W(xué)家們?yōu)榱俗C明這一點(diǎn)，特意用普通家用海綿進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)比以前使用的任何實(shí)驗(yàn)室設(shè)備都更好的微生物多樣性的培養(yǎng)箱，這也清楚地解釋了為什么廚房中普通海綿真的很臟——海綿的結(jié)構(gòu)就是微生物的完美家園。這或許對家庭主婦來說不是個(gè)好消息，但是對于與酒精、生物燃料和藥物“打交道”的工程師來說，或許就是很好的啟發(fā)：他們需要測試那些結(jié)構(gòu)環(huán)境最適合特殊菌群生長。大家對此怎么看呢？歡迎留言。#知識有話說#
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