باکتری های در حال چرخش شب پرستاره ون گوگ را تقلید می کنند
دانشمندان راهی برای تبدیل میلیون‌ها باکتری شکارچی به فلاش‌موب‌های در حال چرخش یافته‌اند که یادآور شب پرستاره وینسنت ون گوگ است، نتیجه غیرمنتظره‌ای از آزمایش‌ها بر روی یک زنجیره ژنتیکی است که موجودات برای تشخیص دوست از دشمن استفاده می‌کنند.
میکسوکوکوس زانتوس برای دهه ها به عنوان یک سیستم مدل برای همکاری اجتماعی و تنظیم ژن های باکتریایی مورد مطالعه قرار گرفته است. محققان دانشگاه رایس و دانشگاه وایومینگ در حین مطالعه جهش‌یافته‌های M. xanthus که دو پروتئین را بیش از حد بیان می‌کنند و سلول‌ها برای شناسایی خویشاوندان نزدیک خود استفاده می‌کنند، رفتاری را پیدا کردند که تاکنون گزارش نشده است: خود سازمان‌دهی در دایره‌های بزرگ‌تر یا قطر بیشتر.
این مطالعه در مطالعه ای که به صورت آنلاین در انجمن میکروبیولوژی آمریکا منتشر شده است، توضیح داده شده است mSystems، و تصویری از این مطالعه در شماره آتی مجله دسترسی آزاد گنجانده خواهد شد.
اولگ ایگوشین، یکی از نویسندگان این مطالعه، استاد مهندسی زیستی در رایس و می گوید: «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. یک دانشمند ارشد در مرکز برنج برای فیزیک نظری بیولوژیکی.
گروه تحقیقاتی ایگوشین و گروه میکروبیولوژی وایومینگ، به سرپرستی دانیل وال، نویسنده همکار، 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.
M. xanthus سایر باکتری ها را شکار می کند. بدون اندام های داخلی برای هضم طعمه، آنها در بسته های خانوادگی برای بلعیدن و بلعیدن قربانیان ترکیب می شوند، که ممکن است شامل M. xanthus باشد که اعضای خانواده نیستند.
حدود پنج سال پیش، پنگبو کائو، یکی از نویسندگان وال و پژوهش، که در آن زمان دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه خود و اکنون محقق دکتری در موسسه فناوری جورجیا است، نشان داد که M. xanthus از یک گیرنده سطحی به نام TraA و یک پروتئین شریک به نام TraB استفاده می کند. برای شناسایی بستگان هنگامی که M. xanthus با یک خویشاوند نزدیک برخورد می کند، کمپلکس TraAB به عنوان نوعی چسب عمل می کند و یک پیوند چسبنده بین این دو ایجاد می کند. هنگامی که M. xanthus با M. xanthus غیر مرتبط روبرو می شود، TraAB به مسموم کردن غیر بومی ها 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، تولید کردند و پروتئین بیشتری نسبت به حالت عادی تولید کردند، و Kao اشاره کرد که آنها تمایل دارند ظرف چند ساعت تشکیل شوند. همانطور که تیم وال به آزمایش‌های میکروبیولوژیکی ادامه داد، از گروه ایگوشین پرسیده شد که آیا می‌تواند مدلی نظری ایجاد کند که بتواند خوشه‌های mystery.cell را توضیح دهد.
ایگوشین می‌گوید: «آنچه در 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 سلول های معمولی نوع وحشی، آنها مانند قطار به جلو و عقب، جلو و عقب حرکت می کنند. سر به دم تبدیل می شود و دم به سر تبدیل می شود. و آنها این کار را هر هشت دقیقه یا بیشتر انجام می دهند."
این مدل رفتار M. xanthus را بر اساس تغییرات در TraAB و سایر زنجیره‌های سیگنالینگ شبیه‌سازی می‌کند و توسط ایگوشین و نویسندگان همکار راجش بالاگام و ژائوانگ ژانگ، که در آن زمان دانش‌آموزان آزمایشگاه او بودند، توسعه داده شد.
ایگوشین گفت: "اولین ایده ما این بود که شاید آنقدر چسبناک هستند که نمی توانند 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. آثار. سنگدانه های دایره ای ظاهر شده اند."
آزمایش‌های بعدی در وایومینگ سلول‌های آزمایش‌شده در توده‌ها کارساز نبود، اما این موضوع سؤالات بیشتری را ایجاد کرد.
ایگوشین گفت: "به نحوی بیان بیش از حد TraAB در سنگدانه ها مانع از چرخش سلول ها شد." "بنابراین برای ما بسیار جالب بود، زیرا این چیزی است که مدل ما پیش‌بینی می‌کند. اما همچنین کمی گیج‌کننده و کاملاً غیرمنتظره بود. زیرا TraAB، تا آنجا که می‌دانستیم، ربطی به تنظیم معکوس نداشت."
چندین توضیح احتمالی با آزمایش های بعدی رد شد. شواهد نشان می دهد که چسبندگی TraAB ممکن است کلیدی باشد.
"اما چسبندگی چگونه تبدیل ها را سرکوب می کند؟" گفت ایگوشین. ایده ما این بود که ممکن است نوعی سیگنال وابسته به تماس بین سلول‌ها وجود داشته باشد که معکوس‌ها را سرکوب می‌کند. 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 شما را واقعاً چسبنده کند، همسایه شما برای مدت طولانی تری همسایه شما خواهد ماند و این می تواند سیگنالی را ایجاد کند که تبدیل ها 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 سویه‌های مهندسی شده M. xanthus دیدند. 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 مخلوط M. xanthus اتفاق می‌افتد شبیه‌سازی کردند، از جمله مخلوطی از دو جهش بسیار چسبنده که یکدیگر را به عنوان خویشاوند نمی‌شناسند. این مدل پیش‌بینی می‌کند که آنها دسته‌های بزرگ چرخشی حاوی مخلوطی از دو سویه را تشکیل می‌دهند.
این پیش‌بینی در آزمایش‌های تیم Wall تأیید شد و استفاده از رنگ کاذب در تصاویر میکروسکوپی مستعمرات، سبک M. xanthus را در شب پرستاره نشان داد.
وال گفت: "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."
نویسندگان دیگر شامل گویند صهب و کالپانا سابیدیب از دانشگاه وایومینگ هستند.
نقل قول: باکتری های چرخشی تقلید از ون گوگ "شب پر ستاره" (2021، 13 دسامبر)، بازیابی شده در 13 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-swirling-bacteria-mimic-van-gogh .html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]