为什么你的厨房海绵很恶心——令人惊讶的结构性原因

杜克大学（Duke University）的研究人员发现了一个基本但令人惊讶的事实：与实验室培养皿相比，厨房海绵更适合培养各种细菌群落。这不仅仅是由于被困的剩菜剩饭让聚集在周围的微生物聚宝盆如此快乐和富有成效，还有海绵本身结构的原因。研究结果发表在《自然化学生物学》杂志上。

在一系列实验中，科学家们展示了各种微生物物种如何根据其结构环境的因素（如复杂性和规模）影响彼此的种群动态。一些细菌在一个多样化的群体中茁壮成长，而另一些则喜欢独居。而一个让这两种群体都能过上最好生活的物理环境，将带来最强的生物多样性水平。

土壤提供了最佳的混合居住环境——厨房海绵也是如此

杜克大学生物医学工程师表示，他们的研究结果表明，使用细菌来完成清理污染或生产商业产品等任务的行业应该考虑结构环境。

杜克大学（Duke）生物医学工程教授尤令冲（Lingchong You）说：“细菌就像是经历过大流行的人——有些人发现很难被隔离，而另一些人却茁壮成长。我们已经证明，在一个物种之间既有积极的相互作用，也有消极的相互作用的复杂群落中，存在一种中等程度的整合，将最大限度地实现其整体共存。”

微生物群落在自然界中存在不同程度地混合。土壤为不同种群的生长提供了许多角落和缝隙，而无需与邻居进行太多互动。叶子顶部的水滴也是如此。

目前，人类通常把许多细菌物种放在一个无结构的容器中生产酒精、生物燃料和药物等商品，例如放在一个盘子甚至一个大桶里。而在他们的实验中，展示了当下工业届开始对他们的制造工作采取结构性的方法，这种努力可能是明智的。

研究人员对大约80种不同的大肠杆菌菌株进行了条形码编码，以便跟踪它们的种群增长。然后，他们在实验室的生长板上以不同的组合将这些细菌与各种各样的潜在生存空间进行混合，从六个大井到1536个小井不等。大井模拟了微生物物种可以自由混合的环境，而小井模拟了物种可以独自生存的空间。

结构环境的影响

无论栖息地大小，结果都是一样的。从少数物种开始的小井最终演变成一个只有一两个菌株存活的群落。类似地，以广泛的生物多样性开始的大井也结束了实验，只剩下一两个物种。

“小环境确实伤害了依赖与其他物种相互作用才能生存的物种，而大环境则淘汰了不适应这些相互作用的成员（孤独者），”研究者表示，“但中间的分配使微生物群落中的幸存者具有最大的多样性。”

研究结果为研究不同细菌群落的研究人员建立了一个框架，开始测试什么样的结构环境最适合他们的研究对象。他们还指出了为什么厨房海绵对微生物来说是如此有用的栖息地。它模仿健康土壤中不同程度的分离，提供不同的分离层，并提供了不同大小的公共空间。

为了证明这一点，研究人员还用一条普通家用海绵进行了实验。结果表明，与他们测试的任何实验室设备相比，它是一个更好的微生物多样性培养箱。

“事实证明，海绵是一种非常简单的方法，可以实现多层次的分配，以增强整个微生物群落，也许这就是为什么它真的很脏——海绵的结构就是微生物的完美家园。”

原始出版物：

吴飞伦等：《通过空间分配调节微生物群落动态》，自然化学生物学（2022）；内政部：10.1038/s41589-021-00961-w。

Feilun Wu et al.: Modulation of Microbial Community Dynamics by Spatial Partitioning , Nature Chemical Biology (2022); DOI: 10.1038/s41589-021-00961-w.

符斌  供稿