来自慕尼黑路德维希马克西米利安大学(LMU)纳米科学中心的研究人员利用实验和计算机模型研究了细菌生态系统的种群动态。

他们的研究重点关注大肠杆菌的不同菌株，今天发表在“物理生物学”杂志上。主要作者，来自LMU的Madeleine Opitz博士说：“细菌群落对全球气候，生态系统，食物链和人类健康产生重大影响。组成细菌之间的相互作用决定了群落组成和种群动态。

“详细了解其工作原理可以帮助开发新的细菌感染治疗方法。“我们对细菌群落中的相互作用的理解有限。由于细菌相互作用的复杂性，通常在理论上研究控制生态系统动力学的机制。通常缺乏支持这些理论结论的详细实验研究。”

Opitz博士及其同事研究了异质毒素产生(C株)，毒素敏感(S株)和毒素抗性(R株)细菌的混合群落。他们使用多尺度荧光显微镜，这有助于识别细菌竞争中未知或低估的随机过程(随机效应)。这使他们能够研究R和C菌株的微观相互作用，并量化随机效应在空间结构化CRS相互作用中的作用。

多尺度延时数据使研究人员能够解开相互作用对局部和全球影响对宏观竞争结果的影响。他们还研究了抗性菌株的螯合作用，该抗性菌株受益于C菌株产生的毒素而不需要支付生产成本，并确定了保持这种作弊的距离。

Opitz博士说：“我们的结果表明，早期的菌落模式受定位和毒素生产的随机过程影响。然后，在第二个竞争阶段，主要是确定性过程，如细菌生长和全球毒素作用决定了以下的种群动态。”

与环境因素一起，表征早期阶段的变量可靠地预测竞争结果。该团队还发现，相邻R和C群的相互作用可以放大局部变化，影响竞争动态和竞争结果。Opitz博士补充说：“对于这种邻居相互作用，我们确定了作为C和R在S上的联合作用的作弊。在微观尺度上分析了局部相互作用，我们估计了邻居相互作用发生显着变化的距离。 250微米。“