Bactlife: simulatore per comunità batteriche - sviluppo del pacchetto python

La presenza e la diffusione delle popolazioni batteriche in ogni ecosistema presente sulla Terra, rende di fondamentale importanza il loro studio, volto alla comprensione del loro importante ruolo a livello di sistema. Nonostante le numerose scoperte effettuate in questo ambito nell’ultimo secolo, si è ancora distanti dalla totale comprensione dei meccanismi che governano le interazioni tra comunità batteriche, con sostanze nutritive (tossiche e non) e in generale con l’ambiente che popolano. Lo sviluppo di un simulatore di popolazioni batteriche risulta perciò di fondamentale importanza per la comunità scientifica al fine di predire i comportamenti di più specie batteriche coesistenti nello stesso ambiente in risposta agli stimoli esterni, quali: introduzione di sostanze nutritive e di nuove specie batteriche, modifica delle caratteristiche di una o più comunità, introduzione di sostanze nutritive e di nuove specie batteriche, cambiamento del PH e della temperatura. Con questo obiettivo è stato sviluppato un simulatore di comunità batteriche basato sul modello ad agenti multipli, ossia entità autonome in grado di interagire, in base alle proprie caratteristiche, con le altre entità presenti e con l’ambiente. Quest’elaborato si pone come obiettivo di ampliare le potenzialità del simulatore, standardizzandone la struttura ed implementandone una prima release per renderlo condivisibile e facilmente fruibile a qualsiasi utente, indipendentemente dalla preparazione informatica posseduta. Per quanto riguarda la fase di sviluppo di tale software si è scelto di sfruttare le potenzialità di GitLab, un servizio di gestione di repository che permette di lavorare in team contemporaneamente allo stesso progetto, facilitando la distribuzione e il mantenimento del software sviluppato. Grazie all’utilizzo di quest’ultimo strumento, si è riusciti a sviluppare un pacchetto Python contenente il simulatore di comunità batteriche. Tale pacchetto è organizzato in moduli e file di esempio con una guida all’utilizzo del pacchetto stesso sono presenti nel repository. Il pacchetto può essere utilizzato come prima versione di uno strumento in grado di predire lo sviluppo di comunità batteriche in base alle caratteristiche imposte ad ogni specie ed in base ai metaboliti presenti nello spazio considerato come ambiente. Questo software, grazie alla sua modularità, funge da punto di partenza da cui sviluppare un tool che permetta di integrare ipotesi sempre più precise sull’evoluzione delle comunità batteriche e con funzionalità sempre più avanzate da proporre all’utente finale. Lo sviluppo di questo pacchetto ha rappresentato un fondamentale passaggio nell’evoluzione del simulatore, specialmente in ottica di sviluppi futuri, che ora possono essere portati avanti su file organizzati in modo standardizzato. I prossimi aspetti su cui si può lavorare potrebbero essere: (1) la creazione di un database di specie batteriche e metaboliti rilevanti con le relative caratteristiche di interazione, (2) l’ampliamento dell’ambiente da unidimensionale a bidimensionale, (3) la modellizzazione e l’implementazione di un flusso di sostanze nutritive che si muove nell’ambiente considerato, (4) il miglioramento delle prestazioni del simulatore in termini di tempo di esecuzione, (5) la validazione tramite esperimenti in laboratorio dei risultati previsti dal software nella sua esecuzione.