การเรียนรู้จากการพูดพล่อยของแบคทีเรีย

การย่อยอาหารอหิวาตกโรคและฟันมีอะไรเหมือนกัน? พวกเขาทั้งหมดเป็นไปได้โดยการตรวจจับ Quorum ซึ่งเป็นรูปแบบของการสื่อสารแบคทีเรีย เช่นเดียวกับสวิตช์ที่พลิกจากลัทธิปัจเจกชนที่ไม่เป็นระเบียบไปจนถึงพฤติกรรมของชุมชนที่เป็นเอกภาพการตรวจจับองค์ประชุมช่วยให้แบคทีเรียสามารถทำงานให้สำเร็จได้

มันทำงานอย่างไร

เซลล์แบคทีเรียสร้างและปล่อยโมเลกุลการส่งสัญญาณทางเคมีเข้าไปในสภาพแวดล้อม หากมีเซลล์ของแบคทีเรียชนิดเดียวกันใกล้เคียงทำสิ่งเดียวกันโมเลกุลสะสมและแบคทีเรียสามารถนับเพื่อนบ้านได้โดยการวัดปริมาณสารเคมีรอบตัวพวกเขา เมื่อพวกเขารู้สึกถึงกลุ่มที่มีขนาดใหญ่พอหรือองค์ประชุมพวกเขาเริ่มทำตัวในซิงโครนัส

{{video = "ls_110112_blinking-bacteria" คำบรรยายภาพ = "e. แบคทีเรีย coli ได้รับการออกแบบมาเพื่อกระพริบตาในการซิงโครนัสซึ่งสามารถใช้ในการติดตามมลพิษหรือการปล่อยยาเข้าสู่ร่างกาย -

การตรวจจับองค์ประชุมไม่ใช่ปรากฏการณ์ง่ายๆ Bonnie Bassler สถาบันพันธุศาสตร์จุลินทรีย์ที่ได้รับการสนับสนุนด้านสุขภาพแห่งชาติที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันซึ่งได้ศึกษาการสื่อสารแบคทีเรียมานานกว่า 20 ปีและผู้ที่เปิดเผยกระบวนการส่งสัญญาณโมเลกุลที่ทำให้เป็นไปได้ ใช้โมเลกุลและตัวรับจำนวนมากในการสนทนาทางเคมีของพวกเขาแต่ละสายพันธุ์แบคทีเรียเห็นได้ชัดว่ามีระบบตรวจจับโควรัมหลายระบบที่เกี่ยวข้องกับยีนหลายร้อยตัว

Bassler ค้นพบว่าแบคทีเรียส่วนใหญ่ดูเหมือนจะเป็นอย่างน้อย "สองภาษา" เช่นกันโดยใช้ภาษาสามัญหนึ่งภาษาเพื่อสื่อสารกับสายพันธุ์แบคทีเรียที่แตกต่างกันและภาษาอื่น ๆ ที่ไม่เหมือนใครเพื่อพูดคุยกับพี่น้อง

มันไม่ได้จนกว่าจะถึงปี 1960 - 300 ปีหลังจากการค้นพบแบคทีเรีย - ที่นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบการรับรู้องค์ประชุม Bassler กล่าว มันเป็นเรื่องน่าประหลาดใจเธอกล่าวเสริมว่าแบคทีเรียที่ต่ำต้อยสามารถทำหน้าที่ในกลุ่มประสานงานแยกแยะ "ตัวเอง" จาก "อื่น ๆ " และสื่อสารกับคนอื่นโดยใช้พจนานุกรมเคมีที่ซับซ้อน

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

วันนี้นักวิจัยสงสัยว่าแบคทีเรียทั้งหมดใช้การตรวจจับองค์ประชุมในการควบคุมพฤติกรรมส่วนรวมจำนวนมากตั้งแต่การประเมินขนาดประชากรของตนเองและแยกตัวเองออกจากแบคทีเรียชนิดอื่นไปจนถึงการปล่อยสารพิษการผสมพันธุ์การกระตุ้นโรคและหลีกเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์

ในร่างกายของเราเองการรับรู้องค์ประชุมอาจเป็นทั้งประโยชน์และอันตราย ช่วยให้แบคทีเรียบางตัวช่วยเราย่อยอาหารและผลิตสารอาหารที่สำคัญ แต่มันก็ทำให้แบคทีเรียอื่น ๆ ก่อตัวเป็นอาณานิคมขนาดใหญ่ที่เรียกว่าแผ่นชีวะ-เช่นฟันเคลือบที่เหลืออยู่และอ่างอาบน้ำที่สามารถนำไปสู่ปอดที่ยากต่อการรักษาหูและฟันและการปลูกถ่ายทางการแพทย์อุดตัน การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการตรวจจับองค์ประชุมเป็นบางส่วนที่จะตำหนิสำหรับอหิวาตกโรค, ปอดเรื้อรัง, การติดเชื้อ Staph, ฟันผุและอาหารเป็นพิษ

ทำให้การตรวจจับองค์ประชุมใช้งานได้สำหรับเรา

การฟังการสื่อสารของเซลล์ประเภทนี้ช่วยให้นักวิจัยคิดเกี่ยวกับกลยุทธ์ใหม่สำหรับการควบคุมแบคทีเรียในสุขภาพของมนุษย์และโรค นักชีววิทยาวิศวกรนักเคมีและนักฟิสิกส์ได้ร่วมมือกันพัฒนาโมเลกุลที่เพิ่มหรือขัดขวางการตรวจจับองค์ประชุม งานของพวกเขาสามารถผลิตยาปฏิชีวนะใหม่เช่นเดียวกับวัสดุที่ทนทานต่อแผ่นชีวะสำหรับคอนแทคเลนส์สายสวนและอุปกรณ์การแพทย์ที่ฝังได้

การใช้ประโยชน์จากกลไกการตรวจจับองค์ประชุมมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกนักวิศวกรรมชีวภาพ Jeff Hasty เปลี่ยนไปอีโคไลแบคทีเรียเป็นออสซิลเลเตอร์ที่แข็งแกร่งซึ่งกระพริบตาในการซิงโครนัส ออสซิลเลเตอร์ที่ซิงโครไนซ์แสดงถึงขั้นตอนใหญ่ในการพัฒนาเซ็นเซอร์ที่อาจบ่งบอกถึงการปรากฏตัวของมลพิษหรือปล่อยยาเข้าสู่ร่างกายเมื่อพวกเขาต้องการ นั่นเป็นเพราะแบคทีเรียที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสภาพแวดล้อมโดยกระพริบเร็วขึ้นหรือเพิ่มความสว่างให้พร้อมกัน - ทั้งหมดนี้ต้องขอบคุณการรับรู้องค์ประชุม

เรียนรู้เพิ่มเติม:

บทความเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตนี้จัดทำขึ้นเพื่อ LiveScience โดยร่วมมือกับสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์ทั่วไปแห่งชาติส่วนหนึ่งของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ-

相關貼文