$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Mikroorganizmaların doğadaki, sağlıktaki ve hastalıktaki rollerine ilişkin mevcut anlayış, hala esas olarak saf kültürlerle yapılan çalışmalara dayanmaktadır. Bununla birlikte, bu araştırma alanı çok daha karmaşıktır, çünkü çoğu bakteri laboratuvar koşullarında kültürlenemez ve bizi, doğal olarak oluşan mikrobiyotanın büyük bir bölümünün büyüme gereksinimlerini bile bilmiyorsak, mikrobiyal işlevleri nasıl ortaya çıkaracağımıza dair felsefi soruya götürür. Mikroorganizmaların karmaşık ortamlardan (yani toprak, balgam, gıda matrisleri) geri kazanılması büyük ölçüde nem, su aktivitesi, pH, tuzluluk, atmosferin bileşimi, sıcaklık ve besin kaynakları 1,2 gibi abiyotik faktörlerin bilgisine bağlıdır. Ayrıca, karmaşık matrislerde mikrobiyal etkileşimler (yani rekabet, antagonizma) da kilit öneme sahiptir. Bu nedenle, mikrobiyal ekoloji çalışmaları için en sağlam modeller, otokton toplulukları daha iyi taklit etmek için hem abiyotik hem de biyotik faktörleri dikkate almalıdır.
Metataksonomik, metagenomik, metatranskriptomik, metametabolomik ve mikrobiyal toplulukların tek hücreli gen dizilimi gibi omik tabanlı teknolojilerin ilerlemesi, mikrobiyal ekosistemlerin metabolik ve taksonomik özelliklerinin daha derinlemesine bir tanımını sağlayarak kültürlenebilir ve kültürlenemezmikrobiyota 1,3 hakkında veri üretmiştir. Ayrıca bu yeni teknikler, gıda, insan, hayvan, toprak ve bitkisel mikrobiyomlardan gelen mikroorganizmalar arasındaki karmaşık ilişkilere de ışık tutmaktadır. Buna paralel olarak, mikrobiyal ekolojideki bir başka ilginç paradigma, Lagier ve ark.4 tarafından tanıtılan ve daha önce gözden kaçan bakteri türlerinin yüksek verimli kültürleme yöntemleri ve MALDI-TOF kütle spektrometrisi taksonomik tanımlaması 4,5 kullanılarak insan bağırsağından geri kazanılmasını temsil eden bir terim olan külüromiktir. Temel olarak, bu yaklaşımla, numuneler farklı kültür ortamlarına bölünür ve işlenir ve karmaşık numunelerden bakterileri izole etme olasılığını artırmak için farklı sıcaklık, basınç veya diğer abiyotik faktörler altında inkübe edilir5. Genel olarak, omik tabanlı yöntemler ve kültüromikler, bakterilerin laboratuvar koşullarında orijinal ekosistemlerini taklit etmek için ihtiyaç duydukları abiyotik ve biyotik faktörlerle ilgili bilgilere erişmeye izin verir.
Bu yöntem koleksiyonunda, omik tabanlı yöntemler ve külüromi ile ilgili mikrobiyal ekoloji çalışmalarının ilerlemesini bildiren farklı ülkelerin farklı araştırma gruplarından katkılar sunulmaktadır. Metataksonomik (metabarkodlama olarak da bilinir) kullanımına ilişkin çalışmalar, karmaşık ortamları izlemek ve çeşitli ekolojik nişlerde kültürlenebilir ve kültürlenemez mikrobiyal profilleri bir araya getirmek için temeldir. Yarimizu ve ark.6 , deniz ekosistemlerindeki alg çoğalmalarını değerlendirmek için sağlam bir metodoloji sağlar ve çalışmaları tekrarlanabilir hale getirmek için yeterli örnekleme ve veri analizi stratejisini tanımlayarak mikrobiyal ekolojide önemli bir konuyu ele alır. Mikroskopi ve fizikokimyasal teknikleri birleştiren yazarlar, ticari balık ürünlerinin su ürünleri yetiştiriciliğinde ekonomik kayıplara neden olan potansiyel alg türlerini tespit etmek için deniz suyu örneklerini taramaya yönelik bir yöntemi doğruluyor.
Ekolojideki bir diğer temel endişe, mikropların bölümlere ayrılmasıdır (yani, topluluk dağılımları). Pioli ve ark.7 , örnek olarak Escherichia coli'yi kullanarak, bakterileri yakalamak için polimerik matris polidimetilsiloksan (PDMS) temelinde geometrik olarak inşa edilmiş bir mikroakışkan platform sunmaktadır. Yazarlar, kontrollü koşullardaki mekansal dinamiklerin mikrobiyal etkileşimlerin ve tek mikroorganizma fizyolojisinin anlaşılmasına yardımcı olduğunu göstermektedir. Ayrıca, Masters-Clark ve ark.8 kontrollü bir ortamda mantar-mantar ve mantar-bakteri etkileşimlerini incelemek için PDMS'ye dayalı bir mikroakışkan platformunun uygulanmasını da göstermektedir. Protokoller arasındaki temel farklar, toprak geometrisini yeniden oluşturmak ve matriste aşırı mantar büyümesini önlemek için kanalların Master-Clark ve ark.6 protokolünde dikkatlice değerlendirilmesi gerektiği göz önüne alındığında, kanalların mikroorganizmaları barındıracak şekilde tasarlanmasında yatmaktadır.6 , protokolde ise Pioli ve ark.5, mikroakışkan matris tasarımında karmaşık çok malzemeli desenleri kalibre etmek ve oluşturmak için kolloidal desenlemenin kullanılması önerilmektedir. Bu çalışmalar, sırasıyla gerçek yaşam durumlarında diğer organizmalarla temas halinde olan bir organizmanın yaşayabilirliği ve ideal koşullar altında bir organizmanın biyotik büyüme potansiyeli anlamına gelen etkili ve temel ekolojik nişleri modellemek için deneyler tasarlamak için zarif protokoller sağlar9.
Mikrobiyomların mikrobiyal fonksiyonlarını karakterize etmenin ve laboratuvar koşullarında mikrobiyal kompleksleri taklit etmenin bir başka yolu da sentetik matrislerin geliştirilmesidir. Bu bağlamda, Vieira ve ark.10 kistik fibrozis hastalarının sputasını simüle etmek için yeni bir yöntem önermişler ve oksijenasyonun etkilenen hastaların mikrobiyal bileşimi ve klinik sonuçları üzerindeki etkilerini tahmin etmeyi amaçlamışlardır.
Son olarak, Berni ve ark.15 tarafından hazırlanan makale, belirli komut dosyalarına sahip özel görüntü işleme yazılımının uygulanmasının, bakteriyel ve ökaryotik hücreden hücreye etkileşimleri değerlendirmek için yararlı olabileceğini göstermektedir 11,12,13,14. Bu yazarlar, epitel hücreleriyle temas halindeki bakteriyel patojenik davranışı tanımlamak ve sitozolik ortamda nasıl biriktiğini ve hiper-çoğaldığını göstermek için bir floresan raportör plazmit taşıyan bir Salmonella suşuna dayalı bir protokol tanımlamaktadır.
Konuk editörler olarak, mikrobiyal ekolojinin güncel paradigmalarını ve ihtiyaçlarını keşfetmek için çok başarılı protokolleri paylaşmış olmamızdan, mikrobiyal dünyadaki çok sayıda bilgiye ulaşmak için tek bir yöntemin yeterli olmadığını ve ekolojik soruları yanıtlamak için mümkün olduğunca çok protokol kullanılması gerektiğini hatırlatmış olmaktan memnuniyet duyuyoruz.