دانشمندان راهی برای تبدیل میلیون‌ها باکتری شکارچی به فلاش‌موب‌های چرخان یافته‌اند که یادآور هنرمندی به نام ونسان ون گوگ است. شب پر ستاره.
دگرگونی نتیجه غیرمنتظره ای از آزمایشات روی یک زنجیره ژنتیکی است که موجودات برای تشخیص دوست از دشمن استفاده می کنند.
محققان مطالعه کرده اند میکسوکوکوس زانتوس برای چندین دهه به عنوان یک سیستم مدل برای همکاری اجتماعی و تنظیم ژن های باکتریایی. در حین مطالعه M. xanthusجهش یافته هایی که دو پروتئین را بیش از حد بیان می کنند که سلول ها برای تشخیص خویشاوندان نزدیک از آنها استفاده می کنند، محققان رفتاری را یافته اند که تاکنون گزارش نشده است: خود سازمان دهی در دایره هایی به قطر یک میلی متر یا بیشتر.
اولگ ایگوشین، یکی از نویسندگان این مطالعه، استاد مهندسی زیستی در دانشگاه رایس، گفت: "وقتی این پروتئین را بیش از حد بیان می کنید، می بینید که این توده های دایره ای بعد از چهار ساعت ظاهر می شوند و تا ساعت 12 کل (پتری دیش) را می گیرند." و یک محقق ارشد در دانشگاه رایس مرکز رایس برای نظری فیزیک بیولوژیکی.
تیم تحقیقاتی ایگوشین و یک تیم میکروبیولوژی در دانشگاه وایومینگ، به رهبری یکی از نویسندگان، دانیل وال، به مدت پنج سال در این مطالعه همکاری کردند و ده ها آزمایش آزمایشگاهی و محاسباتی را برای کشف مکانیسم ژنتیکی ازدحام های دایره ای انجام دادند.
باکتری های شکارچی
M. xanthus شکار باکتری های دیگر بدون اندام های داخلی برای هضم طعمه، آنها در بسته های خانوادگی برای بلعیدن و بلعیدن قربانیان متحد می شوند، که ممکن است شامل M. xanthus که اعضای خانواده نیستند
حدود پنج سال پیش، وال و یکی از نویسندگان پنگبو کائو، که در آن زمان دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه خود و اکنون همکار پژوهشی در موسسه فناوری جورجیا است، نشان دادند. M. xanthus از یک گیرنده سطحی به نام TraA و یک پروتئین شریک به نام TraB برای شناسایی خویشاوندان استفاده می کند.
چه زمانی M. xanthus در برخورد با یکی از خویشاوندان نزدیک، کمپلکس TraAB به عنوان نوعی چسب عمل می کند و یک پیوند چسبنده بین این دو ایجاد می کند. چه زمانی M. xanthus به نامرتبط می افتد M. xanthus، TraAB به مسموم کردن افراد غیر بومی کمک می کند.
در حین تحقیق در مورد مکانیسم TraAB، تیم Wall چندین گونه جهش یافته، از جمله برخی از آنها که TraAB را بیش از حد بیان می کنند، ایجاد کردند و پروتئین بیشتری نسبت به حالت عادی تولید کردند. کائو متوجه شد که آنها تمایل به تشکیل خوشه های سلولی در عرض چند ساعت دارند. همانطور که تیم وال به آزمایش‌های میکروبیولوژیکی ادامه داد، از گروه ایگوشین پرسیده شد که آیا می‌توانند مدلی نظری ایجاد کنند که بتواند این راز را توضیح دهد.
ایگوشین می‌گوید: «آنچه در مورد نظریه ما جالب است این است که تنها راهی که ما این (جمع‌های دایره‌ای) را در شبیه‌سازی‌هایمان می‌بینیم، زمانی است که سلول‌ها را وادار می‌کنیم نچرخند. «در قفس‌های معمولی از نوع وحشی، مانند قطار شهری به جلو و عقب، جلو و عقب می‌روند. سر دم می شود و دم سر می شود. و آنها این کار را هر هشت دقیقه یا بیشتر انجام می دهند."
مدل شبیه سازی شده است M. xanthus رفتار مبتنی بر تغییرات در TraAB و سایر زنجیره‌های سیگنالینگ است و توسط ایگوشین و نویسندگان همکار مطالعه، راجش بالاگام و ژائوانگ ژانگ، که در آن زمان دانش‌آموزان آزمایشگاه او بودند، ایجاد شد.
ایگوشین گفت: "اولین ایده ما این بود که آنها ممکن است آنقدر چسبناک باشند که نتوانند بچرخند." بنابراین ما سعی کردیم ببینیم که آیا سلول‌های چسبنده‌ای که معمولاً برمی‌گردند، دانه‌های دایره‌ای شکل می‌دهند یا خیر. ما چسبندگی بسیار بسیار قوی را به شبیه سازی های خود اضافه کردیم و هیچ اتفاقی نیفتاد. حلقه درست نکردند. با این حال، اگر به‌جای آن، معکوس‌ها را مهار کنیم، شبیه‌سازی‌ها کار می‌کردند. سنگدانه های دایره ای ظاهر شده اند."
جهش یافته های بسیار چسبنده
آزمایش‌های بعدی در دانشگاه وایومینگ تأیید کرد که سلول‌های این واحدها برنمی‌گردند، اما این موضوع سؤالات بیشتری را ایجاد کرد.
ایگوشین می‌گوید: «به نحوی، بیان بیش از حد TraAB در توده‌ها از چرخش سلول‌ها جلوگیری کرد. بنابراین برای ما بسیار جالب بود، زیرا این چیزی است که مدل ما پیش‌بینی می‌کند. اما کمی هم گیج کننده و کاملا غیرمنتظره بود. زیرا تا آنجا که ما می‌دانستیم TraAB هیچ ربطی به تنظیم معکوس نداشت.
محققان چندین توضیح احتمالی را با آزمایش‌های بعدی رد کردند. شواهد نشان می دهد که چسبندگی TraAB ممکن است کلیدی باشد.
ایگوشین می گوید: "اما چسبندگی چگونه تبدیل ها را سرکوب می کند؟" ایده ما این بود که ممکن است نوعی سیگنال وابسته به تماس بین سلول ها وجود داشته باشد که معکوس را سرکوب می کند. سلول ها در گروه های متراکم قرار دارند و همیشه با دیگران در تماس هستند، اما این تماس ها گذرا هستند. اما اگر بیان بیش از حد TraAB واقعاً شما را چسبنده کند، همسایه شما برای مدت طولانی تری همسایه شما خواهد ماند و این می تواند سیگنالی را ایجاد کند که معکوس را سرکوب می کند.
با این تغییرات، این مدل شروع به تولید مدل‌هایی کرد که بسیار شبیه به آنچه که تیم Wall در آزمایش‌های خود با طراحی دیده بودند M. xanthus فشارها.
برای اینکه ببینند آیا این مدل می‌تواند رفتاری را که هنوز در آزمایش‌ها مشاهده نشده است، پیش‌بینی کند، تیم ایگوشین آنچه را که در مستعمرات مختلط اتفاق می‌افتد شبیه‌سازی کردند. M. xanthus، از جمله مخلوطی از دو جهش بسیار چسبنده که یکدیگر را به عنوان خویشاوند نمی شناسند. این مدل پیش‌بینی می‌کند که آنها دسته‌های بزرگ چرخشی حاوی مخلوطی از دو سویه را تشکیل می‌دهند.
آزمایشات تیم وال پیش آگهی را تأیید کرد و استفاده از رنگ کاذب را بر روی تصاویر میکروسکوپی مستعمرات نشان داد. M. xanthusچسباندن روی شب پر ستاره.
وال می گوید: «کار ما نشان می دهد که چگونه یک باکتری اجتماعی، که به دلیل منابع غنی از محصولات طبیعی درمانی و به عنوان یک عامل کنترل زیستی برای محصولات شناخته شده است، به عنوان یک مدل قدرتمند برای مطالعه رفتارهای نوظهور که زیبایی هنری را نیز نشان می دهند، عمل می کند.
سند در مجله ظاهر می شود mSystems. محققان دیگر از دانشگاه وایومینگ هستند. بنیاد ملی علوم و مؤسسه ملی بهداشت از این کار حمایت کردند.
منبع: دانشگاه رایس
[ad_2]
مقالات مشابه
- 76 درصد از شرکت های ایالات متحده در هنگ کنگ نگران امنیت, قانون اتاق بازرگانی بررسی می یابد
- چه نوع ماسکی برای مقابله با ویروس کرونا بهتر است؟
- دموکراتیک تشکر. الیوت انگل در میکروفن درخواست به صحبت در پست-اعتراض کنفرانس: 'اگر من ندارد اولیه من نمی مراقبت از'
- راهکارهایی برای جذب فالوور واقعی اینستاگرام
- پزشکان نگران این افت بی سابقه ای در اتاق اورژانس در طول COVID-19 همه گیر
- مجسمه طرفدار الغای برده داری فردریک داگلاس سرنگون از پایه در روچستر, n. y. park
- Dixie Chicks رها Dixie از نام خود
- حل COVID: 24 ژوئن 2020
- پس از باز کردن یک آرایشگاه در داخل مدرسه خود اصل اوراق قرضه با دانش آموزان بیش از موهایشان
- عکس ضربه محکم و ناگهانی است و 3 بیشتر بزرگ گوگل به روز رسانی از امروز