Хорошие революции на земле - научные
Исследование микробиома зародилось в микробиологии в семнадцатом веке. Разработка новых методов и оборудования стимулировала микробиологические исследования и вызвала смену парадигмы в понимании здоровья и болезней. Разработка первых микроскопов позволила открыть новый, неизвестный мир и привела к идентификации микроорганизмов. Инфекционные заболевания стали самым ранним объектом интереса и исследований. Однако лишь небольшая часть микроорганизмов связана с заболеванием или патогенностью. Подавляющее большинство микробов необходимы для здорового функционирования экосистемы и известны своим благотворным взаимодействием с другими микробами и организмами.
Представление о том, что микроорганизмы существуют в виде отдельных клеток, начало меняться по мере того, как становилось всё более очевидным, что микробы обитают в сложных сообществах, в которых взаимодействие видов и коммуникация имеют решающее значение. Открытие ДНК, разработка технологий секвенирования, ПЦР и клонирования позволили исследовать микробные сообщества с помощью подходов, не требующих культивирования. Дальнейшие сдвиги парадигмы произошли в начале этого века и продолжаются до сих пор, поскольку новые технологии секвенирования и накопленные данные о последовательностях выявили как повсеместное распространение микробных сообществ в высших организмах, так и важнейшую роль микробов в поддержании здоровья человека, животных и растений. Это произвело революцию в микробиологии.
За последние десятилетия было опубликовано множество других определений микробиома. К 2020 году наиболее цитируемым было определение Ледерберга, в котором микробиом рассматривался в экологическом контексте как сообщество комменсальных, симбиотических и патогенных микроорганизмов в теле человека или в другой среде.
По состоянию на 2020 год появление публикаций о оппортунистических патогенах и патобионтах привело к сдвигу в сторону целостного подхода в теории коэволюции. При целостном подходе хозяин и связанная с ним микробиота рассматриваются как единое целое (так называемый голобионт), которое эволюционирует как единое целое. Согласно целостному подходу, болезненное состояние холобионта связано с дисбиозом, низким разнообразием ассоциированной микробиоты и их изменчивостью: так называемым патобиомом состоянием. Здоровое состояние, напротив, сопровождается эубиозом, высоким разнообразием и однородностью соответствующей микробиоты.
Микробиом растений играет важную роль в здоровье растений и производстве продуктов питания, и в последние годы ему уделяется значительное внимание.[90][91] Растения живут в симбиозе с различными микробными сообществами. Эти микробы, называемые микробиотой растений, обитают как внутри (в эндосфере), так и снаружи (в эписфере) растительных тканей и играют важную роль в экологии и физиологии растений.[92] «Считается, что основной микробиом растений состоит из ключевых таксонов микроорганизмов, которые важны для жизнеспособности растений и сформировались в результате эволюционных механизмов отбора и обогащения таксонов микроорганизмов, содержащих гены, необходимые для жизнеспособности растительного холобионта». [93]
На микробиом растений влияют как факторы, связанные с самим растением, такие как генотип, орган, вид и состояние здоровья, так и факторы, связанные с окружающей средой, такие как управление, землепользование и климат.[94] В некоторых исследованиях сообщалось, что состояние здоровья растения отражается на его микробиоме или связано с ним.[95][90][96][91]
Растения и связанная с ними микробиота заселяют различные ниши на поверхности и внутри растительных тканей. Все надземные части растений, называемые филлосферой, представляют собой постоянно развивающуюся среду обитания под воздействием ультрафиолетового (УФ) излучения и меняющихся климатических условий. В основном она состоит из листьев. На подземные части растений, в основном на корни, как правило, влияют свойства почвы. Вредные взаимодействия влияют на рост растений из-за патогенной активности некоторых представителей микробиоты. С другой стороны, полезные взаимодействия с микроорганизмами способствуют росту растений.[89]
Добавление синтетических азотных удобрений может незначительно повлиять на структуру или состав почвенного микробиома, но резко снижает связность сети микробиома.[97]
