21:43 2024-02-20
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Fără distanțare socială, cum supraviețuiesc bacteriile unei epidemii virale?
_ Fără distanțare socială, cum supraviețuiesc bacteriile unei epidemii virale?
La fel ca oamenii care se luptă să treacă peste pandemia de COVID-19, celulele bacteriene au nevoie de distanțare socială pentru a dejuca viruși. Dar în unele situații, cum ar fi în interiorul lifturilor sau în structurile bacteriene de culoarea bomboanelor cunoscute sub denumirea de „boabe roz”, rămânerea depărtată pur și simplu nu este fezabilă.
Arătând ca tocilari vărsați sau Pop Rocks, comunitatea, fructele de pădure roz multicelulare împrăștie suprafața scufundată a mlaștinilor sărate din Woods Hole și din jurul lor.
Noile cercetări efectuate la Laboratorul de Biologie Marină (MBL) descoperă dovezi că un mecanism genetic poate ajuta bacteriile care produc boabe și altele. ca ei — protejează împotriva bolilor. Studiul, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, are, de asemenea, implicații pentru înțelegerea evoluției organismelor unicelulare, cum ar fi bacteriile, în organismele multicelulare complexe, inclusiv oamenii.
„Ne vorbește despre provocările cu care ne-am confruntat când eram mici bile de celule”, spune Lizzy Wilbanks, MBL Whitman Fellow și microbiolog la Universitatea din California, Santa Barbara. „Dacă formați structuri multicelulare, trebuie să dezvoltați niște apărări imunitare destul de fanteziste pentru a rămâne în viață.”
Sisteme misterioase, generatoare de mutații
Wilbanks le-a întâlnit prima dată fructele de pădure roz în calitate de student absolvent înscris la cursul de diversitate microbiană al MBL. Aceste agregate sferice se numără printre structurile pe care le formează bacteriile atunci când indivizi similari genetic se lipesc împreună și își coordonează activitatea. Boabele roz sunt populate de o specie de bacterii numită Thiohalocapsa PSB1, care se hrănește folosind sulf și lumină, plus un număr relativ mic de alte bacterii simbiotice.
Lucrând împreună, aceste celule creează buzunare fără oxigen. , care le-ar putea otravi și ar dobândi greutatea necesară pentru a se instala în siguranță în habitatul lor ideal.
Ca toate organismele, acești microbi cooperanți riscă să contracteze viruși din mediul lor. Boabele roz și alte bacterii multicelulare au o nevoie sporită de protecție, deoarece, ca și noi, sunt compuse din celule similare genetic, strâns împreună, fără distanțare socială posibilă.
„Este un cocktail perfect pentru o epidemie. să sufle și să șteargă totul”, spune Wilbanks.
Prin colaboratorul ei Blair Paul, om de știință asistent la MBL, Wilbanks a aflat despre un mecanism genetic neobișnuit pe care l-au găsit abundent în Thiohalocapsa. Cunoscut sub numele de retroelemente generatoare de diversitate (DGR), acest sistem conține secțiuni de ADN care sunt transcrise în ARN și înapoi în ADN printr-un proces predispus la erori, apoi inserate într-o genă țintă pentru mutație.
În acest articol. Astfel, DGR-urile introduc o mulțime de noi variații genetice, materia primă pentru adaptare, în locuri specifice din genom. Oamenii de știință au descoperit aceste sisteme în viruși, bacterii și alți microbi numiți arhee, dar nu înțeleg pe deplin cum le folosesc microbii.
Wilbanks și Hugo Doré, pe atunci un om de știință postdoctoral în laboratorul ei și primul autor al studiului, a început să discute ce ar putea realiza DGR-urile pentru Thiohalocapsa. Prin cercetările lor, ei au aflat că genele țintă ale DGR includ componente legate de cele găsite în sistemele imunitare ale organismelor multicelulare, inclusiv oameni, plante și chiar unele ciuperci.
Asemănarea cu bucăți din sistemul imunitar al altor organisme. sistemele i-au determinat pe cercetători să suspecteze că DGR-urile ar putea diversifica proteinele senzorului pe care Thiohalocapsa le folosește pentru a se apăra împotriva agenților patogeni, analog cu anticorpii din propriile noastre sisteme imunitare.
Toate organismele vii trebuie să detecteze amenințările pe care nu le-au mai întâlnit până acum. Oamenii și alte vertebrate rezolvă această problemă prin amestecarea și mutarea genelor pentru proteinele lor senzoriale (anticorpi) pentru a genera o armată diversă de santinele. Deși cercetări recente au arătat că multe componente ale sistemului nostru imunitar înnăscut au evoluat din strămoșii bacterieni, oamenii de știință nu au văzut niciodată în bacterii ceva asemănător cu anticorpii noștri hiperdiverși.
O legătură imunologică larg răspândită
Echipa a analizat mai întâi în linii mari DGR găsite în bacterii și arhee, concentrându-se pe gena responsabilă de transformarea ARN-ului înapoi în ADN. Această metodă împarte DGR-urile din bacterii și arhee în două grupe.
În cadrul grupului căruia îi aparține Thiohalocapsa, ei au descoperit că 82% dintre DGR aparțin microbilor care formează structuri multicelulare, cooperante, asemănătoare cu fructe de padure roz. Chiar dacă aparțineau unor microbi înrudiți la distanță, modificările DGR tind să afecteze același tip de gene ale sistemului imunitar ca și în Thiohalocapsa.
Examinând sute de fructe de pădure roz individuale, ei au descoperit că DGR-urile au fost în mod activ diversificând 14 din cele 15 gene țintă totale din Thiohalocapsa. Cantitatea de variație găsită pentru aceste gene sa schimbat, totuși, în funcție de locul din care au fost colectate boabele roz. Virușii din bazinele din aceeași mlaștină pot varia – poate determina diferențele pe care le-a văzut echipa.
„Următoarea frontieră arată ce face de fapt Thiohalocapsa cu DGR-urile sale în mediu”, spune Wilbanks.
p>Pe lângă faptul că oferă o privire asupra evoluției vieții, această cercetare are implicații practice.
Stațiile de epurare a apelor uzate folosesc bacterii multicelulare pentru a elimina nutrienții care pot dăuna ecosistemelor locale și cercetătorii federali și industriali. explorează o serie de alte aplicații pentru aglomerări proiectate de microbi. Aceste structuri microbiene se confruntă cu aceeași provocare – epidemii virale – ca și fructele de pădure roz.
La proiectarea acestor sisteme microbiene, spune Wilbanks, este logic să imitem imunitatea bazată pe DGR a bacteriilor comunale sălbatice.
Comentarii:
Adauga Comentariu