Forskere vil fremme forståelsen af bakteriel adfærd

Hvordan agerer bakterier, når de konkurrerer med hinanden, f.eks. som det ses hos personer, hvis immunforsvar svækkes af andre sygdomme?

Det spørgsmål kan et nyt forskningsprojekt på Roskilde Universitet bl.a. bidrage til en større forståelse af.

Professor i matematik Johnny Ottesen og lektor i molekylær- og medicinalbiologi Fatima AlZahra'a Alatraktchi modtager en bevilling på fire millioner kroner til projektet.

I et bakteriesamfund vil de enkelte celler arbejde for at gavne hele populationen, men der vil også udvikles, hvad man kan kalde ”snyltere”, der ikke bidrager til fællesskabet. I projektet vil forskerne undersøge, hvad der sker i konkurrencen mellem de oprindelige bakterier og snylterne.

”Snyltere bedrager sig til at drage fordel af de oprindelige bakteriers fællesskab. Vi skal undersøge, hvad der sker med samfund, der invaderes af snyltere. Alt tyder på, at det er uundgåeligt, at snylterne - uanset hvor godt det går dem i starten - vil uddø lige så hurtigt, som de har fordrevet og overtaget samfundet. Men hvilke dynamikker opstår i denne proces, og hvilken modstand yder de oprindelige bakterier?” siger lektor Fatima AlZahra'a Alatraktchi.

Forskerne kombinerer deres forskellige fagligheder og benytter eksperimentel mikrobiologi og matematisk modellering.

”Matematik kombineret med biologi fungerer som et mikroskop, der afslører ukendte mekanismer i levende organismer. I dette tilfælde refererer det ukendte til den dynamiske konkurrence mellem sameksisterende bakterier, især når de producerer afkom herunder snyltere, der udnytter de oprindelige bakteriers fællesskab, således at de selv får en vækstfordel,” siger professor Johnny Ottesen.

Projektet giver en forståelse af, under hvilke forhold og hvordan resistente bakterier pludselig kan vokse eksplosivt. Den indsigt kan være afgørende for at forstå bakterievækst hos personer, hvis immunsystem svækkes af andre sygdomme.

Det matematiske mikroskop

I projektet bruger forskerne veletablerede biologiske teorier til at udvikle matematiske modeller af den dynamiske konkurrence hos bakteriestammer, mens data fra laboratorier skal bruges til at validere modellerne.

”Vi kalder denne samlede modelleringsproces for det matematiske mikroskop. Det matematiske mikroskop giver en grundvidenskabelig og kvantitativ indsigt i de afgørende mekanismer, der styrer konkurrencen mellem bakteriers vækst under forskellige forhold. Denne kvantitative indsigt kan ikke opnås uden brug af det matematiske mikroskop. Projektet vil desuden bidrage til at uddanne studerende og forskere, der efterfølgende kan anvende deres kompetencer i industrien. De færdigheder er efterspurgte i dag og vil være afgørende for udviklingen af bioteknologiske virksomheder i fremtiden,” forklarer professor Johnny Ottesen.

Projektet hedder 'Modeling hidden social bacterial dynamics between cooperators and cheaters towards co-existence or extinction'.