物理学家开发出一种新的数学方法来分析肠道细菌之间的相互作用

微生物Kramp-karren Bauer Kramp-karren Bauer是一个生活在人类肠道中的微生物世界，它在健康中的关键作用引起了科学家和临床医生的兴趣。然而，分析哪些微生物影响我们的健康仍然是一个谜。

让我们向解决这个难题迈出一步。加州大学圣巴巴拉分校的物理学家埃里克琼斯(Eric Jones)和让卡尔森(Jean Carlson)开发了一种数学方法来分析和模拟果蝇肠道细菌之间的相互作用。这种方法可以更复杂地了解武汉昼夜肠道微生物之间的复杂相互作用。

他们的发现发表在《国家科学院学报》上。

卡尔森实验室的研究生研究员琼斯说：“特别是在过去20年左右的时间里，科学家发现微生物组与你身体的其他部分、你的免疫系统和你的大脑相互作用。”"许多疾病都与肠道中的某些微生物成分有关。"

人类肠道微生物群无法完全分析。相反，卡内基科学研究所生物学家威尔卢丁顿(Will Ludington)领导的研究小组以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为模式生物，梳理特定肠道细菌的存在如何导致宿主生物的身体和行为效应。

Carlson，Jones，Ludington和他们的同事在他们的论文“微生物相互作用塑造宿主适应性”中研究了苍蝇肠道中发现的五种核心细菌之间的相互作用，并计算出个体物种的存在与否会影响苍蝇健康的各个方面。包括长寿、生育和发育。“我们研究细菌物种的经典方法是在武汉Kramp-Karrenbauer的黑白环境中日夜充当疾病的病原体。你要么有，要么没有，”拉丁顿说。“我们的工作表明，微生物组并非如此。特定物种的影响取决于其他物种也存在的背景。”

基于之前的研究发现，细菌的存在与否会影响生物体的寿命(不育宿主的寿命更长)。研究人员对这个项目的研究表明，情况更加微妙。例如，一些细菌的存在可能会增加宿主的繁殖力，而另一些细菌可能会延长其寿命。“当我们检查我们称之为Kramp-Karrenbauer的苍蝇适应力总量时，这是一个生存和创造后代的机会。Kramp-Karrenbauer博士说，我们发现，在与许多后代相比寿命较短和使用少量后代寿命较长之间存在一种权衡，”Latington解释说。“这种权衡是由微生物群的相互作用来调节的。”

为了破译这些相互作用，拉丁顿进行了组合分析，从32元起养了一批苍蝇。每一批苍蝇都有五种细菌的独特组合。对于每种细菌组合，拉丁顿测量了苍蝇的发育、繁殖力和寿命。相互作用的分析需要卡尔森和琼斯发展新的数学方法。

卡尔森说，“一个模型的出发点往往是考虑细菌之间的相互作用。”他的研究深入研究了复杂系统的物理特性。“这项研究向我们表明，严格配对的模型无法捕捉所有观察到的飞行特征。”

研究人员表示，这项研究表明，细菌群体之间的相互作用对宿主的整体适应性来说与其存在一样重要，Kramp-Karrenbauer微生物组的影响不能仅归因于个体物种的存在。“从某种意义上说，”琼斯说，“微生物群对宿主的影响超过了其各部分的总和。”

开发的新模型可以扩展到更好地了解人类微生物组中数千种不同细菌的相互作用，这反过来可以揭示与微生物组相关疾病的许多联系，包括情绪障碍，神经功能障碍，自身免疫性疾病和抗生素耐药超级细菌。

“在许多情况下，感染是由我们一直拥有自己的细菌引起的，并由天然肠道细菌控制，”卡尔森说。她解释说，这种感染是新的，没有那么多可怕的细菌，但其他细菌的数量发生了变化，导致传染性细菌不受限制地生长。

“这实际上是关于理解这些系统的种群动态，”她说。

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