Montage: Bakterier i ljusmikroskop, porträtt av Oskar Modin
​Bakterier i ljusmikroskop, foto: Jie Sun, Oskar Modin. Porträttbild Oskar Modin, foto: J-O Yxel

Ny metod hjälper oss förstå naturens renhållningsarbetare

​Bakterier är en förutsättning för livet på jorden och fungerar som naturens egna renhållningsarbetare. Men för att vi ska kunna använda dem på ett kontrollerat sätt och dra maximal nytta behöver vi förstå hur de fungerar och vad som skiljer olika bakteriesamhällen åt – något som tidigare varit svårberäknat. Med hjälp av en ny metodik har dock forskare från Chalmers hittat lösningen.  
​Bakterier finns nästan överallt, både i naturen och i den byggda miljön. Många av dem hjälper oss att hålla oss friska och några gör oss sjuka. En del av dem utför viktigt arbete i vår infrastruktur, som i ett avloppsreningsverk där funktionen är helt beroende av att mikroorganismer bryter ner föroreningar, och inom dricksvattenproduktion där mikrobiell tillväxt spelar en viktig roll för vattenkvaliteten. Men bakterier kan också skapa problem; när det gäller betong- och metallkonstruktioner leder korrosion orsakad av mikroorganismer till enorma kostnader för samhället.
 
  – För att få bakterierna att jobba för oss måste vi utforma system som gör det möjligt för dem att göra det vi vill, och då behöver vi också förstå relationerna mellan de system vi designar, de bakteriesamhällen som utvecklas och de funktioner de utför, förklarar Oskar Modin, biträdande professor vid institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik.      

Ordning i indexkaoset med Hill-nummer   

Oskar Modin och hans kollegor presenterar nu en metod för att bedöma skillnaden i sammansättning mellan olika samhällen av mikroorganismer. Metoden beskrivs i en nyligen publicerad artikel i den vetenskapliga tidskriften Microbiome.
 
  – När vi utvecklar åtgärder och tekniker behöver vi förstå hur de påverkar den mikrobiella sammansättningen. Detta görs vanligtvis med hjälp av matematiska index som beskriver olikheten mellan två mikrobiella samhällen. Det finns en mängd index och olika forskare har sina favoriter.    
 
Med studien ”Hill-based dissimilarity indices and null models for analysis of microbial community assembly” har forskargruppen försökt bringa ordning i indexkaoset. Forskarna visar att för vissa data så kommer man till helt olika slutsatser beroende på vilka index man väljer att använda, men vad de nu också kunnat visa är att det finns en lösning på problemet.
 
  – Genom att analysera sin data med en familj av index som är baserade på något som kallas Hill-nummer så kan forskare dra robusta slutsatser. Vi har dessutom utvecklat en fritt tillgänglig mjukvara som vi och andra forskare kan använda för att beräkna den här typen av index, fortsätter Oskar. 
 

Välbehövlig metodik

Resultaten från gruppens forskning är en viktig pusselbit för att kunna utveckla metoder för att styra sammansättningen och funktionen hos de komplexa mikrobiella samhällen som förekommer i den byggda miljön.
 
  – Just nu driver vi bland annat projekt som syftar till att förbättra funktionen hos avloppsreningsprocesser och förstå korrosion av betong i tunnlar. Den nya metodiken vi arbetat fram kommer att ge oss betydligt bättre möjligheter att tolka data från experiment och provtagningar.    
 
Artikeln “Hill-based dissimilarity indices and null models for analysis of microbial community assembly” finns tillgänglig via tidskriften Microbiome: https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-020-00909-7  och beräkningsverktyget Qdiv finns här: https://github.com/omvatten/qdiv

Studien är utförd vid avdelningen för vatten, miljö, teknik vid institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik på Chalmers, och vid Göteborgs universitet.
 
Text: Oskar Modin / Catharina Björk

Kontakt:

Oskar Modin, bitr professor, avdelningen för vatten miljö teknik, institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik
oskar.modin@chalmers.se tel. 031-7722138

Publicerad: må 21 sep 2020.