แบคทีเรียยังเป็นนักยุทธศาสตร์

การสื่อสารของจุลินทรีย์มีความซับซ้อนมากกว่าที่คิด

แบคทีเรียเรืองแสง Vibrio fischeri NIH
อ่านออกเสียง

พฤติกรรมของแบคทีเรียนั้นซับซ้อนและครอบคลุมกว่าที่คิดไว้มาก ด้วยความช่วยเหลือของ "การตรวจวัดประสิทธิภาพ" จุลินทรีย์สามารถตรวจสอบได้ว่าการใช้พลังงานในสิ่งแวดล้อมนั้นคุ้มค่าหรือไม่เพื่อผลิตยาปฏิชีวนะหรือเพื่อสร้างแผ่นชีวะ

แบคทีเรียยัง "พูดคุย" กัน: พวกเขาปล่อยสารเคมีซึ่งถูกยึดครองโดย conspecifics แต่คุณต้องพูดอะไร และพวกเขาจะสรุปสิ่งที่พวกเขาต้องทำอย่างไร เนื่องจากชุมชนแบคทีเรียมีความสามารถในการดำเนินการที่ซับซ้อนและน่าอัศจรรย์ ตัวอย่างเช่นพวกเขาสามารถสร้างแผ่นชีวะหรือผลิตสารเพื่อความอยู่รอดในสภาวะที่ไม่พึงประสงค์

ของการส่องสว่างและ "ปรสิต"

เริ่มแรกการสื่อสารทางจุลินทรีย์ถูกค้นพบภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการที่ง่ายขึ้นอย่างมาก ดังนั้นวัฒนธรรมของแบคทีเรียเรืองแสง Vibrio fischeri จึงเริ่มเรืองแสงเหนือความหนาแน่นของเซลล์ เกณฑ์นี้ - องค์ประชุม - เป็นที่เข้าใจกันอย่างชัดเจนว่าเป็นสัญญาณเริ่มต้นสำหรับปฏิกิริยาแสงเคมี (การตรวจจับองค์ประกอบ) อย่างไรก็ตามคำอธิบายนี้มีจุดอ่อน: จากปฏิกิริยาการส่องสว่างของ conspecifics ของพวกเขายังได้ประโยชน์เพียงแบคทีเรียดังกล่าวซึ่งช่วยการเผาผลาญของพวกเขา "ปรสิต" ดังกล่าว

อย่างไรก็ตามไม่ช้าก็เร็วพวกเขาก็จะทวีคูณมากขึ้นและทำให้ปรากฏการณ์ความร่วมมือหยุดนิ่ง

คำอธิบายอื่น ๆ ใช้งานได้โดยไม่ต้องร่วมมือ: แบคทีเรียสามารถสรุปได้อย่างง่ายดายจากความเข้มข้นของโมเลกุลสัญญาณว่ามีพื้นที่ว่างเหลืออยู่เท่าใดในสภาพแวดล้อมทันที (การตรวจจับการแพร่) อย่างไรก็ตามทฤษฎีนี้ละเลยความสำคัญของการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของแบคทีเรียในที่อยู่อาศัยของพวกเขา แสดงผล

กลยุทธ์โดยรวมแทนอย่างใดอย่างหนึ่งหรือ

ตอนนี้กลุ่มนักชีววิทยาและนักชีววิทยาจากศูนย์ Helmholtz GSF และมหาวิทยาลัยบอนน์ได้แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติซึ่งมีความซับซ้อนมากขึ้นใช้กลยุทธ์โดยรวมที่สามารถลดการแพร่กระจายของการรับรู้หรือการสัมผัสองค์ประชุมในกรณีที่รุนแรง ด้วยกลยุทธ์โดยรวมนี้แบคทีเรีย "การตรวจวัดประสิทธิภาพ" สามารถกำหนดได้ว่าในสภาพแวดล้อมของพวกเขาการใช้พลังงานคุ้มค่าหรือไม่ในการผลิตยาปฏิชีวนะหรือเพื่อสร้างแผ่นชีวะ

นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบที่อยู่อาศัยของพื้นผิวของรากในดินซึ่งเรียกว่า rhizosphere นี่คือส่วนผสมที่ซับซ้อนและมีการประสานระหว่างกันของของแข็งเจลของเหลวและก๊าซซึ่งสิ่งมีชีวิตนับไม่ถ้วนและชุมชน "กากบาด" ซึ่งกันและกัน Burkhard Hense และ Christina Kuttler จาก GSF Institute สำหรับชีวการแพทย์และชีววิทยา (IBB) ได้สร้างแบบจำลองตัวอย่างนี้โดยการทำงานอย่างใกล้ชิดกับศาสตราจารย์ Anton Hartmann และ Michael Rothballer จาก GSF Microbial-Plant-Interactions Department (AMP) และนักชีววิทยาเชิงทฤษฎี ม.ค. - Ulrich Kreft จากมหาวิทยาลัยบอนน์ทำงานร่วมกัน

เงื่อนไขแปลก ๆ ที่สำคัญ

Hense and Kuttler แสดงให้เห็นว่าการสื่อสารใน rhizosphere ไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของเซลล์หรือขนาดของสิ่งแวดล้อม แต่ยังรวมถึงการกระจายของอวกาศของแบคทีเรียอย่างมาก จุลินทรีย์มักจะรับรู้ถึงส่วนผสมของความหนาแน่นของเซลล์การกระจายของเซลล์และการ จำกัด การแพร่โดยเงื่อนไขเชิงพื้นที่และขึ้นอยู่กับสถานการณ์ที่แน่นอน

"ปัญหาพยาธิ" ได้รับการแก้ไขโดยการรวมกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดซึ่งก่อให้เกิด "clonal microcolonies" ที่ผิวราก และเนื่องจากญาติทั้งหมดอยู่ใกล้กันความร่วมมือจึงจ่ายผลประโยชน์ทางพันธุกรรมด้วย

ได้รับรางวัล Erwin Schr dinger Prize

สำหรับการวิเคราะห์กลยุทธ์ของแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและเป็นธรรมชาติตอนนี้นักวิจัยทั้งสองได้รับรางวัลวิทยาศาสตร์ของ Stifterverband - รางวัลเออร์วินSchr dinger "รางวัลนี้ตระหนักถึงผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นจากการร่วมมืออย่างใกล้ชิดระหว่างสาขาวิชาและส่วนใหญ่ด้วยกัน" ศาสตราจารย์ดร. med เน้นย้ำว่า J rgen Mlynek ประธานสมาคมเฮล์มโฮลทซ์ที่ได้รับรางวัลนี้กับ Stifterverband รางวัลนี้มอบให้ 50, 000 ยูโรและจะถูกนำเสนอในการประชุมประจำปีของสมาคม Helmholtz ในวันที่ 12 กันยายน 2550 ที่กรุงเบอร์ลิน

ตามที่คณะลูกขุนการวิจัยที่ได้รับรางวัลนี้เปิดมุมมองใหม่เกี่ยวกับการสื่อสารของแบคทีเรียและในระยะยาวอาจชี้ให้เห็นวิธีการใหม่ ๆ ในการแทรกแซงโดยเจตนาในระบบการส่งสัญญาณของแบคทีเรีย: ตัวอย่างเช่นในการเกษตร เพื่อสนับสนุนแบคทีเรียในดินหรือในทางการแพทย์เพื่อป้องกันการก่อตัวของแผ่นชีวะในการติดเชื้อแบคทีเรีย

(Helmholtz สมาคมศูนย์วิจัยเยอรมัน, 19.06.2007 - NPO)