https://bodybydarwin.com
Slider Image

Τα ομιλούντα μικρόβια: αποκρυπτογράφηση της μικροβιακής γλωσσολογίας και της γνώσης

2021

Η γλώσσα είναι ένα σήμα κατατεθέν των υψηλότερων παραγγελιών. Οι άνθρωποι έχουν αναπτύξει μια πολύ περίπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει την οργάνωση χιλιάδων λέξεων, καθένα από τα οποία περιλαμβάνει ένα νόημα. Ωστόσο, δεν είμαστε μόνοι που μπορούμε να μιλάμε ο ένας στον άλλο. Τις τελευταίες δεκαετίες, οι ερευνητές έχουν δείξει ότι τα ζώα έχουν επίσης την ικανότητα να επικοινωνούν, έστω και απλά.

Η πλειοψηφία των κερδοσκοπικών μελετών συνέβη στη δεκαετία του 1950 και δημιούργησε μια σειρά από ευρήματα, όπου κάθε γλώσσα που προτείνεται χρησιμοποιείται παγκοσμίως. Οι μέθοδοι διαφέρουν από εμάς, εκδηλώνοντας εκφράσεις του προσώπου, χειρονομίες, φωνητικές εντυπώσεις και ακόμη και οσμές για να μεταδώσουν ένα μήνυμα. Ωστόσο, δεν υπήρχε καμία αμφιβολία για την επικοινωνία και ακόμη και η γλώσσα διατηρήθηκε σε όλη την εξέλιξη. Ήταν μόνο θέμα χρόνου πριν γίνει η ίδια υπόθεση για μονοκύτταρους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων μικροβίων.

Αν και η θεωρία των μικροβιακών γλωσσών ξεκίνησε πριν από εξήντα χρόνια, η ανίχνευση αυτής της ικανότητας δεν εξηγήθηκε πλήρως μέχρι το 1994, όταν βρέθηκε ότι το βακτήριο Pseudomonas aeruginosa επικοινωνεί με άλλα κύτταρα. Η μέθοδος ήταν χημικής φύσεως, υπό τη μορφή λακτόνων Ν-ακυλ-L-ομοσερίνης (ΑΗL). Κάθε AHL παρείχε ένα σήμα που προκάλεσε κάποια άλλα βακτήρια να αντιδράσουν με κάποιο τρόπο. Η γλώσσα ονομάστηκε αίσθηση απαρτίας (QS) και θεωρήθηκε ως η βάση για κοινωνική αλληλεπίδραση. Με αυξημένη αναζήτηση, το QS βρέθηκε σε αρκετά άλλα μικρόβια, συμπεριλαμβανομένων των Salmonella Staphylococcus E. coli και ακόμη και των μυκήτων.

Όμως, ενώ το κυνήγι για το χαρακτηρισμό της QS σε βακτήρια ήταν σε πλήρη εξέλιξη, η προσπάθεια αποκρυπτογράφησης της γλωσσολογίας πίσω από αυτό το φαινόμενο είχε περιορισμένη επιτυχία. Αν και τα αποδεικτικά στοιχεία αποκάλυψαν ότι αυτά τα σήματα εμπλέκονταν στην ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά, την αυξημένη λοιμογόνο δράση κατά τη διάρκεια της μόλυνσης και ακόμη και την απόδοση των μαθηματικών, οι ερευνητές είχαν ακόμα πρόβλημα στην μετάφραση των σημάτων στη γλώσσα. Το πρόβλημα έγκειται στην αδυναμία να εντοπιστούν συγκεκριμένοι μηχανισμοί μεταξύ των AHL και της αντίδρασης της κοινότητας.

Για να ξεπεραστεί αυτό, το 2004, μια διεθνής ομάδα ερευνητών απομακρύνθηκε από τα AHL με την ελπίδα να βρεθεί μια μικροβιολογική Rosetta Stone. Ανέπτυξαν ένα τεχνητό δίκτυο βασισμένο σε άλλο μόριο σήματος, οξικό. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι η οξική ήταν όμοια με μια λέξη ή φράση, όπως η αντίδραση της κοινότητας. Όταν το οξικό ήταν «προφέρεται», άλλα βακτήρια αναπτύχθηκαν σοβαρά. Όταν μειώθηκαν τα επίπεδα οξικού οξέος, το ίδιο συνέβη και με τους βακτηριακούς αριθμούς.

Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η θεωρία των σημάτων ως λέξεων ήταν έγκυρη. Έως το 2009, βρέθηκαν αρκετά μηνύματα που περιλάμβαναν τα μηνύματα για την αύξηση της λοιμοτοξικότητας ( επίθεση ), τη μορφοποίηση του μοριακού κελύφους ( κάλυψη επάνω ), το σμήνος ( κίνηση ), την παραγωγή βιοφωταύγειας μορίων και τη συσσωμάτωση. Ωστόσο, ενώ το λεξιλόγιο αυξανόταν, ένα μήνυμα συνέχισε να αφήνει τους ερευνητές να απογοητεύονται και οι υπάλληλοι της δημόσιας υγείας να ανησυχούν: να αντιστέκονται στα αντιβιοτικά .

Η αντίσταση στα αντιβιοτικά είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που χρησιμοποιεί διάφορα σήματα. Ωστόσο, μελέτες για την κατανόηση αυτής της ανακοίνωσης οδήγησαν σε περισσότερες ερωτήσεις παρά σε απαντήσεις. Το κύριο θέμα αφορά την ανακάλυψη συνδυαστικών μηνυμάτων. Σε αντίθεση με τον απλοϊκό σχεδιασμό του τεχνητού δικτύου, στον πραγματικό κόσμο, πολλά σήματα θα μπορούσαν να λειτουργούν μεταξύ τους οδηγώντας σε διάφορες πιθανές αντιδράσεις. Τα βακτήρια δεν περιορίστηκαν μόνο σε συνομιλίες μιας λέξης, αλλά μπορούσαν να στοιχίσουν μερικές λέξεις μαζί ως φράση. Ακόμη πιο ενδιαφέρουσες, θα μπορούσαν ακόμη και να έχουν την ικανότητα να επικοινωνούν πολύ σαν οργανισμούς ανώτερης τάξης.

Για να αποδειχθεί αυτό, έπρεπε να αναπτυχθεί ένα κατάλληλο μοντέλο. Την περασμένη εβδομάδα μια ομάδα ερευνητών από το Ηνωμένο Βασίλειο παρείχε ένα τέτοιο παράδειγμα μικροβιακής γλωσσολογίας. Επέλεξαν δύο ξεχωριστά σήματα, 3-οξο-C12-HSL ( συστροφή ) και C4-HSL ( κάλυψη ) και επεδίωξαν να διαπιστώσουν εάν αυτά τα σήματα θα παρήγαγαν διαφορετικές αντιδράσεις στο Pseudomonas aeruginosa όταν χρησιμοποιήθηκαν είτε προσθετικά είτε σε συνδυασμό. Η ομάδα βρήκε, προς μεγάλη έκπληξή τους, ότι η προσθήκη αυτών των δύο σημάτων ταυτόχρονα διέφερε σημαντικά από την προσθήκη τους σε σειρά. Αντί μιας γενικής συναίνεσης για να προχωρήσουμε σε μία κατευθυνόμενη απόκριση, που παρατηρήθηκε με ατομικό ερέθισμα, τα βακτηρίδια εμφάνισαν διάφορες αντιδράσεις στα συνδυασμένα μηνύματα.

Οι συγγραφείς πρότειναν ότι οι παρατηρήσεις τους μπορεί να προκλήθηκαν από έναν από τους δύο γλωσσικούς μηχανισμούς. Η πρώτη θα ήταν μια προσέγγιση «κέρατος και καμπάνας» στην οποία το νόημα των δύο φράσεων, τόσο διαφορετικών όσο ήταν ( συσκότιση και κάλυψη ), θα οδηγούσε σε μια μικτή αντίδραση. Το άλλο, το οποίο πίστευαν ότι είναι αληθινό, ήταν το γεγονός ότι η ανάμιξη των δύο φράσεων δημιούργησε ένα σύνθετο μήνυμα που είχε μια εντελώς μοναδική και ίσως άγνωστη έννοια. Αυτό το προτεινόμενο βακτήριο, ή τουλάχιστον το P. aeruginosa έχει μια γνωστική ικανότητα να διακρίνει τα μικτά μηνύματα.

Αν και τα δεδομένα είναι προκαταρκτικά, η πόρτα είναι ανοιχτή σε πιο γνωστικές μελέτες στα βακτήρια και στην αποκωδικοποίηση της συνδυαστικής επικοινωνίας. Με τις συνεχιζόμενες σπουδές στη μικροβιακή γλωσσολογία μπορούμε μια μέρα να κατανοήσουμε τη γλώσσα των μικροβίων και να μάθουμε πώς να τους μιλήσουμε. Για τους υπαλλήλους της δημόσιας υγείας, αυτό αποτελεί την πρωταρχική ευκαιρία να βρεθούν νέοι τρόποι πρόληψης της μόλυνσης και διαχείρισης των απειλών μέσω οδηγιών και όχι όπλων. Για τους υπόλοιπους από εμάς, η γνώση μπορεί τελικά να μας δώσει την ευκαιρία να φτάσουμε στα μικρόβια και μέσω της επικοινωνίας, να βρούμε αυτόν τον μακρινό στόχο της ειρηνικής συνύπαρξης.

Τα πλανητάρια φαίνεται παλιά σχολείο, αλλά έχουν ένα εκπληκτικά ζωηρό μέλλον

Τα πλανητάρια φαίνεται παλιά σχολείο, αλλά έχουν ένα εκπληκτικά ζωηρό μέλλον

Τα φρούτα και τα λαχανικά θα μπορούσαν να σας σώσουν τη ζωή, αλλά όχι από κάποια ασθένεια.

Τα φρούτα και τα λαχανικά θα μπορούσαν να σας σώσουν τη ζωή, αλλά όχι από κάποια ασθένεια.

Ένα νέο μικροσκόπιο χρησιμοποιεί φως για να "κόψει" μέσω δειγμάτων ιστών και να βρει καρκίνο

Ένα νέο μικροσκόπιο χρησιμοποιεί φως για να "κόψει" μέσω δειγμάτων ιστών και να βρει καρκίνο