Könyökérzékelés a baktériumokban
A Paenibacillus vortex baktériumok kolóniája
Az idei díjat a élettudományok területén megkapta az amerikai molekuláris biológusok Bonnie Bassler és Everett Peter Greenberg „a felfedezés a” quorum sensing „- képes a baktériumok a kommunikáció és magatartás összehangolására egymással, hogy új módszereket kínál leküzdésére bakteriális kórokozók microbiome modulációs orvosi célokat ".
Hosszú ideig a tudósok nem feltételezték, hogy a baktériumok, például a baktériumok képesek valahogy kommunikálni egymással és koordinálni a közös akciókat. A kvórumérzékelés értelme lehetővé teszi számukra ezt. Ennek a jelenségnek az a mechanizmusa, hogy a környezetbe bocsátott anyagok segítségével a baktériumok meghatározhatják, hogy hány rokona van a közelben. Ha sok baktérium van, a jelzőanyag koncentrációja nő, és ennek eredményeképpen az összes baktérium egyidejűleg bizonyos módon megváltoztatja viselkedését. Molekulas szinten ezt biztosítja az a tény, hogy amikor a jelzőanyag küszöbkoncentrációja elérésre kerül, egy adott gén aktivitása jelentősen megnő a baktériumokban. Ez a látszólag egyszerű elv lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy reagáljanak a külső körülmények változásaira, nem különálló egységekként, hanem egyetlen szervezet sejtjeinek. A kvórumérzék lehetővé teszi, hogy a baktériumok túlélhessék a tápanyaghiányt, ellenálljanak a baktériumoknak, a versenytársaknak és a veszélyes toxinoknak. A patogén baktériumok összehangolják erőfeszítéseiket a gazdaszervezet megfertőzésében, hogy ellenálljanak az immunrendszerének.
Néha tágabb értelemben a "kvórumérzék" kifejezést használják más szervezetek, például rovarok vagy gerincesek viselkedésének leírására. Vagy próbálj meg robotokat létrehozni ezzel a képességgel. A rendszer ugyanaz marad: amikor elérik a kollektív sűrűségét, tagjai viselkedését összehangolják.
Köztudott például, hogy a sáska lárva lehet fejleszteni ülő vagy vándorló formájában ez a rovar, attól függően, hogy sok vagy kevés a lárvák van ezen a helyen. Továbbá a vizuális kommunikáció által biztosított kvórumérzék szerepet játszik a társadalmi rovarok kolóniáinak életében. Minden méhész tudja, hogy amikor a méhcsalád népessége túlságosan nagy méretűvé válik, várni kell. Új méh jelenik meg a kaptárban, és a méhek egy része, a régi méh mellett, új telephelyre hagyja. Roy kibocsátásra a méhkaptár ül valahol a fa, vagy egy épület párkányán és a méh felderítők kezdik keresni egy jó hely egy új haza. Méhészet, mint általában, ezen a ponton fut egy méhész, egy raj elsöpör minden egy speciális táska, és hordozza azt egy előre elkészített üres kaptár. Ha a méheknek maguknak is dönteniük kell, akkor ez a helyzet. Méhek, amelyek alkalmasnak találtak a település az üreg (barlang a hegyekben, egy fülke az épületben, a térben a tetőlemez), visszatérni arra a helyre, ahol található a raj, és elkezdi használni a méh tánc, amely jelzi az irányt, hogy keverje a többi méh repülni ott. Egyes méhek "nyugtalankodnak", és meglátogatják a választott helyet. Amikor visszatért, mindannyian végre a tánc ismét, amíg eléri a küszöbértéket, és az egész raj lejön a hely, és nem megy egy új lakóhely. Kísérletek mutatták. hogy ily módon a méhecske képes választani a legjobb új fészket 4-5-ből. Hasonlóképpen, a helyet egy új hangya esetében meg kell állapítani a Temnothorax albipennis faj régi hangyáinak megsemmisítése esetén.
De visszatérünk a baktériumok kvórumérzékéhez. Ezeket a teremtményeket először fedezték fel, és alaposan tanulmányozták őket. A baktériumok közötti kommunikáció, emlékeztetünk, kémiai, a viselkedés megváltozása egy bizonyos anyag koncentrációjára való reagálással valósul meg. A kvórum érzéseinek egyik első vizsgálata az Aliivibrio fischeri baktériumokon történt. Ezek lumineszcens tengeri baktériumok, amelyek szabadon élhetnek a vízben, és élhetnek a tintahal testében (Euprymna scolopes). Az egyedileg élõ baktériumok nem ragyognak, de ha bizonyos tintahalszervekben élnek - fényforrások, elkezdenek ragyogni. A tintahal "lámpása" a köpeny üregében van, különösen ott hozhatók létre a baktériumok élettartama. Mivel a baktériumok nagyon kis mennyiségben halmozódnak fel, az általuk felszabaduló anyag koncentrációja (acil-homoszerin-lakton, AHL) növekszik. A bakteriális receptorok reagálnak az AHL fokozott koncentrációjára, a luciferáz enzimet kódoló gén aktiválódik, és a baktériumok elkezdenek ragyogni.
Természetesen a baktériumok más olyan anyagokat is tartalmaznak, amelyek a kvórum érzetét adják. Például az autoinducer-2 (autoinducer-2, AI-2). Kb. 30 fajta baktériumot használnak, beleértve például az E. colit. Néhány baktériumban a jelzőanyagok szerepét biogén aminok, a multicelluláris állatok hormonjait és neurotranszmitterjeiként hatnak. Lehetséges, hogy a multicelluláris organizmusok kialakulása során az egyes sejtek közötti kölcsönhatás megkezdte ugyanazokat a mechanizmusokat, amelyek felelősek az egysejtű őseik kvórumérzékéért.
Mechanizmusok megértése felelős határozatképesség érzékelés patogén baktériumok, ez lehetővé teszi az embereket, hogy új módszereket járványvédelmi, például találni a módját, hogy elpusztítsa a jel anyag és megakadályozzák aktiválását a baktériumokat. Természetesen ezek a módszerek sokkal korábban találhatók fel. Azt találtuk, például ausztráliai Alga Delisea pulchra küzd kiül a felületén baktériumtelepek Serratia liquefaciens, felszabadító anyag, amely gátolja quorum sensing.