القائمة الرئيسية

الصفحات

حساب التفاضل والتكامل E. Coli: تجد البكتيريا المشتق على النحو الأمثل

  قام علماء من كلية الدراسات العليا لعلوم وتكنولوجيا المعلومات بجامعة طوكيو بحساب كفاءة الشبكة الحسية التي تستخدمها البكتيريا للتحرك نحو الغذاء ووجدوا أنها مثالية من وجهة نظر نظرية المعلومات. قد يؤدي هذا العمل إلى فهم أفضل لسلوك البكتيريا وشبكاتها الحسية.



على الرغم من كونها كائنات وحيدة الخلية ، يمكن للبكتيريا مثل E. Coli أن تؤدي بعض الأعمال الرائعة المتمثلة في الاستشعار والتكيف في الظروف البيئية المتغيرة باستمرار. على سبيل المثال ، يمكن لهذه البكتيريا أن تشعر بوجود تدرج كيميائي يشير إلى اتجاه الطعام وتتحرك نحوه. تسمى هذه العملية الانجذاب الكيميائي ، وقد ثبت أنها فعالة بشكل ملحوظ ، سواء بسبب حساسيتها العالية للتغيرات الصغيرة في التركيز وقدرتها على التكيف مع مستويات الخلفية. ومع ذلك ، فإن مسألة ما إذا كان هذا هو أفضل نظام استشعار يمكن أن يوجد في البيئات الصاخبة ، أو حل وسط تطوري دون المستوى الأمثل ، لم يتم تحديده.


الآن ، أظهر باحثون من جامعة طوكيو أن النموذج القياسي الذي يستخدمه علماء الأحياء لوصف الانجذاب الكيميائي البكتيري هو ، في الواقع ، مكافئ رياضيًا للديناميكيات المثلى. في هذا الإطار ، يمكن تعديل المستقبلات الموجودة على سطح البكتيريا من خلال وجود الجزيئات المستهدفة ، لكن شبكة الإشارات هذه يمكن أن تتأثر بالضوضاء العشوائية. بمجرد أن تحدد البكتيريا ما إذا كانت تسبح باتجاه الطعام أو بعيدًا عنه ، يمكنها تعديل سلوكها في السباحة وفقًا لذلك.

يقول المؤلف الأول كينتو ناكامورا: "يمكن للإشريكية القولونية إما أن تتحرك في خط مستقيم أو تعيد توجيهها بشكل عشوائي عن طريق التراجع. من خلال تقليل وتيرة الهبوط عندما تشعر بتدرج تركيز جاذب إيجابي ، يمكن للبكتيريا أن تتحرك بشكل تفضيلي نحو الطعام".


باستخدام نظرية التصفية غير الخطية ، وهي فرع من فروع نظرية المعلومات التي تتعامل مع تحديث المعلومات بناءً على تدفق المعلومات في الوقت الفعلي ، أظهر العلماء أن النظام الذي تستخدمه البكتيريا هو بالفعل الأمثل.


يوضح المؤلف الكبير تيتسويا جيه كوباياشي: "وجدنا أن أفضل نظام ممكن لتصفية الضوضاء يتطابق مع النموذج البيوكيميائي للنظام الحسي للإشريكية القولونية".


يمكن أيضًا تطبيق نتائج هذا البحث على الأنظمة الحسية في الكائنات الحية الأخرى ، مثل مستقبلات البروتين G المستخدمة للرؤية. نظرًا لأن جميع الأنظمة الحية تحتاج إلى أن تكون قادرة على استشعار بيئاتها والتفاعل معها ، يمكن أن يساعد هذا المشروع في تقييم كفاءة تصفية المعلومات بشكل عام.

تعليقات

تعليق واحد
إرسال تعليق

إرسال تعليق