Бактерии гораздо лучше приспособлены к принятию решений чем предполагалось

Не принято думать что собаки и птицы думают, как люди, но новые результаты исследователей из Университета штата Теннесси, Ноксвилл, показывают, что даже бактерии способны на более сложный процесс принятия решений, чем предполагалось ранее.

Знание о том, как бактерии способны реагировать и адаптироваться к изменениям в окружающей среде, что объединяет почти всех живых существ, может привести к инновациям в областях от медицины до сельского хозяйства.

Исследователи считают, что в долгосрочной перспективе ученые будут в состоянии принять выводы, опубликованные в Трудах Национальной Академии Наук, и использовать их для лекарств и новых способов борьбы с вредными бактериями или найти расширенные способы использования бактерий в сельскохозяйственных или другие целях.

Биология обычно смотрит на общую бактерии Escherichia coli в качестве модельную для способности бактерий двигаться активно и самостоятельно, но Глэдис Александр, профессор биохимии, клеточной и молекулярной биологии в Ноксвилле, решил взглянуть на более сложные бактерии, Azospirillum brasilense.

"Как способности бактерий на принятие решений идет, E.coli является видом немой, что делает ее легкой для исследователей для изучения зондирования и обработки информации - по сути, принятие решений - в этом бактерий", говорит Александр.

Это помогает понимать так, что бактерии "думать". Их клетки содержат ряд рецепторов, и каждый из них затрагивает определенные черты поведения или в бактерии, например, куда двигаться, как действовать, даже будь стать опасным. Появление генетической последовательности значит, что мы знаем больше о том, как много receptorsbacteria есть, и больше рецепторов, тем больше способов бактерия имеет смысл в его окрестностях.

Е. ИСЖ только пять рецепторов, что прямые свою процесс принятия решений о движении, а Azospirillum brasilense имеет 48, что делает ее сравнительно много "умных" в своей способности обнаруживать изменения в своей среде и, как следствие, чтобы сложные решения относительно того, где двигаться.

Что ученые не знают и не имеют возможности учиться до сих пор, как отдельные рецепторы, по зондированию окружающей их среды, непосредственно затрагивающих thebacteria 'S поведение и способность адаптироваться к окружающей их среды. Александр исследование является одним из первых, чтобы изолировать и изучение рецепторов таким образом.

Она и ее коллеги сосредоточено на рецептор они подозревают, были связаны с бактериями путем преобразования газообразного азота из атмосферы в форму - аммоний, - которые могут быть использованы всеми организмами. Эта способность называется фиксация азота и, хотя она однозначно найти inbacteria, критически важно для всех живых организмов, так как это единственный способ азота в конечном итоге может быть включена в строительные блоки ячеек.

Процесс осуществляется ферментом, который поврежден в присутствии высокой концентрации кислорода, который представляет собой дилемму для бактерий, как энергия, необходимая для процесса обычно приобретается в присутствии кислорода.

Когда Александр и ее команда создали мутанта версии бактерии без рецептор, мутантные бактерии были не в состоянии определить, где правильную позицию в концентрации кислорода, влияющие на реакцию фиксации азота. Иными словами, бактерии-мутанты были несколько "слепым" и не может определить правильную позицию, показывая им их предчувствия было правильным о назначении рецептора. Но их любопытство расширилась: если бы они смогли раскрыть цели рецептора, будут ли они быть в состоянии точно определить, как она функционирует?

Для того, они обратились за помощью к УТ-Oak Ridge National Laboratory выдающийся ученый Игорь Jouline, эксперт при проведении сложных расчетов биологических системах, таких как одного руководящего рецепторов в центре исследований Александр's. Работа с данными Александр's, Jouline удалось создать модель структуры рецептора и сравнить его с другими структурами на почти атома по атомной основе.

Это позволило им предсказать, какой из более чем 100 аминокислот в сенсорной части рецептора отвечает за зондирования точное количество кислорода, что эта бактерия потребности для фиксации азота. Это процесс, который, используя нормальные методы генетической бы взяли на себя существенные обязательства часов и объема ресурсов, но было сделать проще и менее трудоемким с помощью компьютеров.

Александр надеется, что другие ученые и исследователи могут использовать аналогичную технику, чтобы посмотреть на рецепторы на другие бактерии интересов. Она отметила, что умение работать с Jouline и с учетом имеющихся ресурсов на основе партнерства UT Ноксвилл с ORNL имеет ключевое значение для ее открытия.

"Партнерство с Игорем дает нам глубокое понимание", говорит Александр. "Мы не смогли бы в полной мере понимать, как это рецептор работает без него. Доктор Александр говорит, что в ходе исследования был получен хороший долгосрочный потенциал знаний.

"Мы видим теперь, что бактерии, по-своему, большие мыслители, и зная, как они чувствуют окружающую среду вокруг них, мы можем посмотреть на новые и различные способы работы с ними".