一个数学模型显示了摄入的微生物如何影响肠道微生物群的多样性切中要害
- 每天摄入的微生物总量：一天摄入许多微生物与一天中摄入少量微生物的效果相似。
- 最佳每日微生物摄入量：在十几种微生物类型之上，该模型预测的每日摄入量可以最大限度地提高肠道微生物群的多样性。
- 微生物组研究的新途径：该研究提供了一个定量框架，用于探索饮食微生物有朝一日如何以一种有针对性的、非侵入性的方式支持健康。
由Florence Bansept领导的一个国际研究小组与马克斯普朗克进化生物学研究所合作，展示了通过食物摄入的微生物如何帮助维持肠道微生物群的多样性。这项研究由Vitor M. Marquioni首次撰写，为理解饮食微生物摄入如何影响肠道微生物群落提供了一个数学框架。肠道微生物群在动物生理中起着关键作用，有助于消化道中必要的生化过程。较低的微生物多样性往往与较差的健康状况有关。众所周知，饮食会通过营养物质影响肠道微生物群，但食物中也含有活的微生物，这些微生物可以通过消化系统存活下来，并与常驻的微生物群落相互作用。这就提出了一个重要的问题：是否可以通过优化食物摄入微生物来支持更多样化的肠道微生物群？为了解决这个问题，研究人员开发了一个数学模型，捕捉了肠道微生物群落形成的主要过程：微生物生长、竞争、死亡、通过摄入流入和通过排泄流出。利用科学文献数据参数化的模型，他们探索了这些过程如何与不同水平和模式的微生物摄入相互作用。重要发现
- 摄入微生物的时间对平均微生物组多样性的影响相对较小。换句话说，一天一次摄入大量微生物与一天几次摄入少量微生物的效果相似。最重要的是每天消耗的微生物总数。
- 一旦系统中微生物类型的数量超过了12种，通常就会有一个最佳的摄食策略，即每天摄入的微生物数量，以最大限度地提高宿主的多样性。
- 当微生物种类的数量变得非常大时，这个最佳摄入量接近每天通过粪便损失的微生物数量。在这些条件下，宿主体内达到的最大多样性反映了食物本身的多样性。
作者表明，这些发现在模型的几个版本中都是可靠的，并且预测的最佳摄入量的数量级与实验上易于处理的小型动物（如果蝇和线虫）一致。线虫。翻译给人类研究人员警告说，在将这些发现应用于人类之前，还需要进一步的模型开发，因为宿主和微生物的相互作用要复杂得多。即便如此，这项研究标志着朝着更好地定量了解饮食微生物如何以非侵入性方式支持肠道微生物群迈出了重要的第一步。通过这项工作，弗洛伦斯·班塞普（Florence bansept）在马克斯·普朗克进化生物学研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Biology）的国际合作小组为理解控制宿主相关微生物群落的生态原理以及这些原理有朝一日如何为新的治疗策略提供信息做出了贡献。
