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來自慕尼黑路德維希馬克西米利安大學(LMU)納米科學中心的研究人員利用實驗和計算機模型研究了細菌生態系統的種群動態。
他們的研究重點關注大腸桿菌的不同菌株，今天發表在“物理生物學”雜志上。主要作者，來自LMU的Madeleine Opitz博士說：“細菌群落對全球氣候，生態系統，食物鏈和人類健康產生重大影響。組成細菌之間的相互作用決定了群落組成和種群動態。
“詳細了解其工作原理可以幫助開發新的細菌感染治療方法。“我們對細菌群落中的相互作用的理解有限。由于細菌相互作用的復雜性，通常在理論上研究控制生態系統動力學的機制。通常缺乏支持這些理論結論的詳細實驗研究。”
Opitz博士及其同事研究了異質毒素產生(C株)，毒素敏感(S株)和毒素抗性(R株)細菌的混合群落。他們使用多尺度熒光顯微鏡，這有助于識別細菌競爭中未知或低估的隨機過程(隨機效應)。這使他們能夠研究R和C菌株的微觀相互作用，并量化隨機效應在空間結構化CRS相互作用中的作用。
多尺度延時數據使研究人員能夠解開相互作用對局部和全球影響對宏觀競爭結果的影響。他們還研究了抗性菌株的螯合作用，該抗性菌株受益于C菌株產生的毒素而不需要支付生產成本，并確定了保持這種作弊的距離。
Opitz博士說：“我們的結果表明，早期的菌落模式受定位和毒素生產的隨機過程影響。然后，在第二個競爭階段，主要是確定性過程，如細菌生長和全球毒素作用決定了以下的種群動態。”
與環境因素一起，表征早期階段的變量可靠地預測競爭結果。該團隊還發現，相鄰R和C群的相互作用可以放大局部變化，影響競爭動態和競爭結果。Opitz博士補充說：“對于這種鄰居相互作用，我們確定了作為C和R在S上的聯合作用的作弊。在微觀尺度上分析了局部相互作用，我們估計了鄰居相互作用發生顯著變化的距離。 250微米。“
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