باکتری های اجتماعی با استفاده از فیزیک اثر انگشت پناهگاه می سازند


وقتی غذا کم است ، اعضای یک نوع باکتری ساکن در جنگل دور هم جمع می شوند و سازه هایی به نام بدن بارده را می سازند تا زنده بمانند تا غذا در دسترس باشد. محققان پرینستون دریافتند که این باکتری ها از همان قوانین فیزیکی استفاده می کنند که منجر به گردابه های اثر انگشت می شود تا ساختارهایی که خود سلول های باکتری را تشکیل می دهند و ترشحاتی که به ساختمان می چسبند ، ایجاد کند. این ساختارها در حدود یک دهم میلی متر یا ده ها تا صدها بار بالاتر از سلول باکتریایی هستند. در مقیاس انسانی ، این اندازه با ارتفاع آسمان خراش قابل مقایسه است. اعتبار: کسیدی ایان ، دانشگاه پرینستون

باکتری های ساکن در جنگل ها ، معروف به تشکیل انبوهی از لجن که سایر میکروب ها را شکار می کنند ، همچنین می توانند با همکاری یکدیگر پناهگاه های زنده ماندن قارچ ، که به عنوان بدن بارده شناخته می شوند ، در صورت کمبود غذا ایجاد کنند. اکنون یک تیم در دانشگاه پرینستون فیزیک را کشف کرده اند که چگونه این باکتری های میله ای شکل ، که به صورت الگوهایی مانند حلقه های اثر انگشت و نمایشگرهای کریستال مایع مرتب شده اند ، لایه های این اجسام بارور را می سازند. این مطالعه در فیزیک طبیعت.

جوشوا شوویتس ، استاد فیزیک در م Instituteسسه ژنومیک تلفیقی لوئیس-سیگلر ، گفت: “به نوعی این باکتری ها انواع جدیدی از فیزیک را به ما می آموزند.” “این س questionsالات در تقاطع فیزیک و زیست وجود دارد. و برای درک این ارگانیسم ها باید هر دو را درک کنید.”

Myxococcus xanthus یا به طور خلاصه Myxo یک گونه باکتریایی است که می تواند یک رفتار تعجب آور داشته باشد. به عنوان مثال ، تعداد زیادی از سلولهای Myxo برای شکار باکتریهای دیگر جمع می شوند و در یک توده موج دار به طعمه های خود می شوند.

با این حال ، هنگامی که غذا کم است ، سلول های میله ای شکل روی هم قرار می گیرند و رشد متراکمی به نام بدن بارده را تشکیل می دهند ، مکانهایی که مخفیگاه هایی است که در آن برخی از سلولهای Myxo به اسپور تبدیل می شوند و قادرند با رسیدن مواد مغذی تازه جمعیت را از نو شروع کنند. . اما تاکنون دانشمندان درک نکرده اند که چگونه میله ها توانایی شروع به بالا رفتن روی یکدیگر و ساخت سازه های قطره مانند را دارند.

محققان برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه رفتار این باکتری ها ، میکروسکوپی را راه اندازی کردند که قادر است اقدامات Myxo را در سه بعد ردیابی کند. دانشمندان فیلم هایی از میکروب های میله ای شکل را ضبط کرده اند که کاملاً شبیه آفت وحشی لگدمال شده جمع می شوند و از طریق میکروسکوپ در ناخن هایی می چرخند که به دور یکدیگر می چرخند و الگوهای اثر انگشت مانند ایجاد می کنند.







سلولهای باکتریایی شکل میله ای از گونه Myxococcus xanthus با تشکیل بسته بندی مواد غذایی و ساخت ساختارهایی به نام بدن بارده که به زنده ماندن کمک می کنند ، همکاری می کنند. هنگامی که دو ازدحام از این دست به هم می رسند ، تجمع سلولهای ایجاد شده مکانهایی به نام نقص توپولوژیک ایجاد می کند که در آن میله ها می توانند بر روی یکدیگر صعود کرده و لایه بعدی بدن بارده را بسازند. گلها نشان دهنده ازدحام مختلف سلولها هستند. اعتبار: کاترین کپنهاگ ، دانشگاه پرینستون

محققان مشاهده کردند که وقتی دو بخش به هم می رسند ، نقطه تلاقی دقیقاً همان جایی است که لایه جدید سلول ها شروع به تشکیل می کند. باکتری ها شروع به جمع شدن می کنند و شرایطی را ایجاد می کنند که در آن تنها مسیر حرکت در سربالایی است.

ریچارد آلرت ، عضو فوق دکترا در مرکز علوم نظری پرینستون و یکی از نویسندگان مشترک مطالعه. “و در پایان ، این مستعمره نسبت به گرسنگی واکنش نشان داد.”

محققان نقاط برخورد سلولهای ماساژور را “نقص توپولوژیک” می نامند ، اصطلاحی که به ریاضیاتی اشاره دارد که این نقاط منفرد را توصیف می کند. توپولوژی شاخه ای از ریاضیات است که شباهت هایی بین اشیایی مانند لیوان های چای خوری و دونات پیدا می کند ، زیرا یکی می تواند در دیگری کشیده یا تغییر شکل داده شود.

“ما این نقاط را توپولوژیک می نامیم زیرا اگر می خواهید یکی از این نقص ها را از بین ببرید ، نمی توانید این کار را از طریق یک تغییر شکل صاف انجام دهید – شما فقط نمی توانید تراز بندی سلول ها را بشکنید تا از آن نقطه که تراز از بین رفته است خلاص شوید. ، “هشدار گفت. “توپولوژی چیزی است که شما می توانید از طریق تغییر شکل روان در ریاضی انجام دهید و نمی توانید انجام دهید.”

سلولهای باکتریایی Myxo مانند بلورهای مایع رفتار می کنند ، مایعات موجود در صفحه نمایش گوشی های هوشمند که از مولکول های میله ای شکل ساخته شده اند. برخلاف بلورهای مایع غیرفعال ، میله های Myxo زنده هستند و می توانند خزنده شوند. به گفته محققان ، این باکتری ها به احتمال زیاد تکامل یافته اند تا از هر دو عامل منفعل و فعال برای ساختن بدن باردهنده استفاده کنند.

باکتری های اجتماعی با استفاده از فیزیک اثر انگشت پناهگاه می سازند

تصویری با وضوح بالا از سلولهای باکتریایی میله ای شکل Myxococcus xanthus ، با رنگهایی که جهت ترازبندی سلولها را نشان می دهد. اعتبار: کاترین کپنهاگ ، دانشگاه پرینستون

کاترین کپنهاگ ، همیار محقق در موسسه لویی-سیگلر و یکی از نویسندگان این مطالعه ، از سلول ها زیر میکروسکوپ فیلم تهیه کرده و نتایج را تجزیه و تحلیل کرده است. وی گفت در ابتدا تیم مطمئن نیستند که به چه چیزی نگاه می کنند.

“ما در تلاش بودیم تا تشکیل لایه ها را در باکتری ها بررسی کنیم تا بفهمیم این سلول ها چگونه این قطرات را تشکیل می دهند و ما به تازگی میکروسکوپ جدیدی دریافت کرده بودیم ، بنابراین من نمونه ای از باکتری ها را از پروژه دیگری قرار دادم که هیچ ارتباطی با تشکیل لایه ها در زیر میکروسکوپ نداشت. برای چند ساعت نقاشی کرده است ، “کپنهاگ گفت. “دفعه بعدی که گروه ما دور هم جمع شد ، من گفتم ،” من این ویدیو را دارم ، پس بیایید نگاهی بیندازیم. ” و ما از آنچه می دیدیم مسحور می شدیم. “

ترکیبی از آموزش فیزیک و زیست شناسی در میان محققان به آنها این امکان را می دهد تا ایده های نظری جدیدی در مورد نحوه تشکیل لایه های عمودی را تشخیص دهند. ند وینگرین ، استاد پیشین علوم زندگی هوارد آ. “ما با یکدیگر گپ می زنیم و ایده های دیوانه وار به اشتراک می گذاریم و داده های جالب نشان می دهیم.”

آلرت گفت: “لحظه ای که من آن را به وضوح به یاد می آورم ،” شما این فیلم ها را در ابتدای این پروژه تماشا می کنید و متوجه می شوید ، صبر کنید ، آیا لایه هایی دقیقاً در همان نقص توپولوژیکی تشکیل شده اند؟ ” آیا می تواند درست باشد؟ »وی برای مطالعه نتایج ، تحقیقات را ادامه داد و آنها را با محاسبات عددی و تحلیلی تأیید کرد.

وی گفت: “درک اولیه که فقط با تماشای این فیلم ها به دست آمد لحظه ای عالی بود.”


نیروهای مکانیکی الگوهای گیج کننده بیوفیلم های باکتریایی را شکل می دهند


اطلاعات بیشتر:
نقص توپولوژیکی باعث تشکیل لایه ها در کلنی های Myxococcus xanthus می شود ، فیزیک طبیعت (2020) DOI: 10.1038 / s41567-020-01056-4 ، www.nature.com/articles/s41567-020-01056-4

تهیه شده توسط دانشگاه پرینستون

نقل قول: پناهگاه های ساخت باکتری های اجتماعی با استفاده از فیزیک اثر انگشت (2020 ، 23 نوامبر) ، بازیابی شده در 23 نوامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-11-social-bacteria-physics-printprints. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*