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[视频:M Xanthus Ripples - Predation] | [视频:掠夺性细菌众包]艾伦·麦克斯特拉维克为redOrbitcom--你的宇宙在海滩上的波浪是放松的棒球比赛中的波浪很有趣细菌世界中的波浪是致命的这是根据莱斯大学和大学的科学家提供的一项研究休斯顿医学院德克萨斯健康科学中心的研究结果显示,世界上最小的捕食者之一,土壤细菌Myxococcus xanthus,使用波浪公式来传播,吞噬和吞噬本月封面上的其他细菌

该研究发表在PLOS Computational Biology杂志的在线期刊,解释了如何在较大的群体中放大单个细菌的简单运动,形成数百万个向外移动的波浪,似乎是一致的“当殖民地边缘的细胞向外移动,他们不太可能遇到另一个粘球菌xanthus细胞,所以他们继续前进,“主要作者Oleg Igoshin说,助理专家赖斯的生物工程学教授“当他们以另一种方式旅行,回到殖民地的其他地方时,他们可能会遇到其他类型的细胞,当他们经过其中一个细胞并触摸时,他们会得到信号转向围绕“Igoshin说,净效应是细胞”花费更多时间向外移动而不是向内移动,因此,它们传播得更快“Myxococcus xanthus是生物学中经常被研究的模式生物体,但是,Igoshin说,它是其中之一少数经过充分研究的有机体,有助于系统生物学的研究,这是一个快速发展的生命科学领域,旨在模拟和发现新出现的现象 - 如粘球菌(Myxococcus xanthus)殖民地的波纹 - 具有遗传基础,但只是变得明显当细胞合作时“选择生物学家选择在实验室研究的大多数模型细菌是因为它们非常善于在试管中自行生长而不是粘在墙上或彼此之间,” Igoshin说:“当我们选择模式生物时,我们失去了很多系统生物学家喜欢研究粘球菌的社会属性,因为人们选择研究它,因为它会变成由合作行为产生的凉爽模式和结构”,Igoshin,计算生物学家,擅长并专注于创建能够准确描述生物体行为的数学模型

他的模型对于理解细胞和基因水平上的紧急现象的基础至关重要

在粘球菌xanthus wave,Igoshin和水稻研究生张海阳和博士后彭世创建了一个基于代理的模型,这是一个模拟单个细胞的作用和相互作用的计算机程序,用于检查它们如何共同产生黄色粘球菌的波形

该模型显示只需要三种成分来产生涟漪行为: - 当两个细胞朝向彼此移动时,有一个侧面O-侧接触,它们交换一个信号,导致其中一个逆转 - 每次逆转后的时间间隔,在此期间细胞不能再次逆转 - 导致细胞对齐的物理相互作用为了验证模型的准确性,Igoshin的团队与UTHealth的Heidi合作Kaplan,休斯顿德克萨斯大学生物医学科学研究生院的微生物学和分子遗传学副教授Kaplan和研究生Zalman Vaksman和Douglas Litwin使用显微镜的延时图像来检查Myxococcus xanthus波的行为

证实了模型预测的波长,反转时间和细胞速度之间的关系“我们还发现了一个有趣的反面行为,这是违反直觉和意外的,”卡普兰说:“同样的行为导致波浪快速传播并且为了覆盖新发现的猎物,还允许Myxococcus xanthus细胞留在贴片上食物并没有消失,直到食物被吞噬“虽然研究能够观察到细菌的波动,但是个体细菌彼此发出信号反转所需的生化过程仍然笼罩在神秘之中

对于细菌,物理接触不是传递信号所必需的

但是通过这项研究,研究人员发现逆转过程的行为确实需要细胞之间的接触 “如果可以找到这种行为的机制,它可能对有兴趣将触觉诱导功能编程到合成生物中的合成生物学家有用,”Igoshin说,Igoshin的计算机建模是在联合国的三个国家科学基金会超级计算机上进行的

由赖斯肯肯尼迪信息技术研究所和赖斯信息技术部管理和运营该研究的财政支持由国家科学基金会提供