加州大学圣地亚哥分校 包含一种毒素和两种免疫基因的工程菌株图
每种毒素都针对大肠杆菌不同的基本生物成分
大肠杆菌细胞
学分:圣地亚哥加州大学生物学院 细菌无处不在——不仅在浴室或厨房的柜台里，而且在我们的身体里，包括在肿瘤里，在那里微生物群经常繁殖
这些“小生态”可以掌握癌症药物治疗的关键，对它们的更多了解可以帮助开发新的救命疗法
当同一系统中存在不同的细菌菌株时会发生什么？它们共存吗？最强者生存吗？在一场岩石剪刀布的微生物游戏中，加州大学圣地亚哥分校生物电路研究所的研究人员发现了一个令人惊讶的答案
他们的发现题为“大肠杆菌菌株间非传递性不对称相互作用中最弱者的存活”
大肠杆菌”，出现在最近一期《自然通讯》上
研究团队由生物工程与分子生物学教授杰夫·海斯特组成；迈克尔·廖和阿里安娜·米亚诺，都是生物工程研究生；生物工程本科生阮儿
他们设计了三种大肠杆菌
大肠杆菌(埃希氏大肠杆菌)，因此每种菌株都会产生一种毒素，这种毒素可以杀死另一种菌株，就像玩石头剪刀布一样
当被问及实验是如何进行的时，海斯蒂评论道:“在合成生物学中，复杂的基因回路通常表现在生长在混合良好的液体培养物中的细菌上
然而，许多应用涉及被限制在表面上生长的细胞
我们想了解当相互作用的物种在一个更接近细菌在人体内定居的环境中生长时，小型工程生态系统的行为
" 研究人员将三个种群混合在一起，让它们在一个盘子里生长几个星期
当他们回来检查时，他们注意到，在多个实验中，相同的群体会占据整个表面——而且不是最强的(具有最强毒素的菌株)
出于对这一结果的可能原因的好奇，他们设计了一个实验来揭示隐藏的动态
三株大肠杆菌的计算机模型
大肠杆菌，放在一起，看哪种菌株会占优势
加州大学圣地亚哥分校生物电路研究所进行的研究
学分:圣地亚哥加州大学生物学院 有两种假设:要么是中等种群(被称为“最强的敌人”，即最强的攻击的菌株)获胜，要么是最弱的种群获胜
令人惊讶的是，他们的实验表明，第二个假设是正确的:最弱小的群体始终占据着盘子
回到岩石-纸-剪刀的类比，如果我们假设E的“岩石”应变
大肠杆菌有最强的毒素，它会迅速杀死“剪刀”菌株
因为剪式菌株是唯一能够杀死“纸”菌株的菌株，所以纸菌株现在没有敌人了
它可以在一段时间内慢慢吃掉岩石，而岩石却无法保护自己
为了理解这一现象背后的机制，研究人员还开发了一个数学模型，可以从各种模式和密度开始模拟三个种群之间的争斗
该模型能够显示细菌在多种具有共同空间模式的场景中的行为，例如条纹、孤立的集群和同心圆
只有当应变最初以中间最强的同心环的形式分布时，最强的应变才有可能接管板
据估计，人体内的微生物数量是人体细胞的10倍，并且多种疾病都归因于各种微生物体内的不平衡
肠道微生物群内的失衡与一些代谢和炎症疾病、癌症甚至抑郁症有关
构建能够长期共存的平衡生态系统的能力可能会为合成生物学家和新的医疗保健疗法带来令人兴奋的新可能性
仓促的研究小组正在进行的研究可能有助于为有朝一日设计出健康的合成微生物群奠定基础，这些微生物群可用于输送活性化合物来治疗各种代谢紊乱或疾病和肿瘤
负责研究的副校长桑德拉·布朗说:“将分子生物学和生物工程结合在一起，使得发现有可能改善全世界人民的健康
如果他们没有合作，这个发现可能永远不会发生
这是加州大学圣地亚哥分校多学科研究力量的又一证明
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