Die biologische Uhr unglaublichen Einfluss enthüllt

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Es ist ein sonniger Donnerstagmorgen und zwei versierte Wissenschaftler sitzen auf beiden Seiten der einen nicht näher bezeichneten Tabelle in ein Universität von Georgia Konferenzraum Brot Schimmel reden.

Brot Schimmel? Niemand verwendet diesen Begriff hier, in der Nähe. Im Labor ist es Neurospora Crassa. (Wegen seiner langen Schlieren sieht die wachsende Form wie ein Nervensystem so Neurospora bedeutet wörtlich "Nerv Spore.") Jonathan Arnold, ein Genetiker und Heinz-Bernd Schuttler, eine rechnerische Physiker sind nicht aber etwas wie plebejischen als Brot Schimmel erklären. Sie reden über biologischen Uhren, die interne Ticker, die unter anderem, alle Lebewesen zu, wann man Ruhe und wann sagen zu wecken.

Seit Jahren dachten die Forscher, dass die Funktion dieser Uhren relativ einfach war. Jetzt zeigt eine neue NSF-gestützte Forschung Schub durch die beiden Wissenschaftler und ihre Kollegen, dass die Anzahl der Gene in Neurospora unter der Kontrolle der biologischen Uhr dramatisch höher als jeder andere jemals vermutet wird.

"Wir fangen gerade jetzt zu sehen, warum die Uhr so weit reichende Auswirkungen auf den Organismus ist", sagt Arnold, deren Spannung bei der Diskussion über sein neuestes Werk spürbar ist. Die Uhr ausschalten Fähigkeiten Intrigen nicht nur entweder Genetiker.

Schwingenden Organismus

Schuttler, deren Modellierungstechniken integrale zur Entschlüsselung wurden, wie die Uhr Gene reguliert, ist nur als animierte erzählen, wie die Forschung unerwartete intellektuellen und praktischen Reichtum offenbart hat.

"Physiker Liebe Dinge, die schwingen", sagt er lächelnd. "Die meisten Modellorganismen nicht schwingen, aber diese tut. Also wenn es funktioniert, wir, dass es für ihr Überleben wichtig sein muss glauben. Wir hatten neue Ensemble Modellierungstechniken, die wir an einem neuen Projekt zu versuchen, so dass wir die ganze Methode hier Nieren und schob ihn bis an die Grenze wollten entwickelt."

Die Idee, eine biologische Uhr ist einfach für die meisten Menschen zu verstehen. Zum Beispiel, manche steigen und glänzen, während andere steigen und passieren. Einige können ganze Nacht aufbleiben während andere neun einschlafen. Und doch ist in diesem Beispiel eine große Vereinfachung der Gesamtbedeutung der biologischen Uhren.

Die Komplexität eines Organismus als Reaktion auf die biologische Uhr ist in der Tat verblüffend. Es ist nicht wie ein Telefonanruf, die ein Gen beantwortet und antwortet dann. Stellen Sie sich Ihr Haus mit zehn Tausend Handys, alle klingeln gleichzeitig. Die biologische Uhr, erstaunlich, kann sie auf einmal, und es gibt die richtige Antwort zu jeder Frage.

Systemansatz Biologie

Die UGA-Team Forschung hilft uns zu verstehen, wie diese Telefone beantwortet zu bekommen und welche wichtigen Informationen mit jedem Aufruf kommen könnte. Dazu ist die Kombination von Genetik und Biologie, natürlich, aber es braucht auch massive Computermodelle, die Nachrichten verfolgen und sehen, wie sie funktionieren.

"Systems Biology", wie diese Computermodelle genannt wird, wächst einher mit Genetik als die neue Art zu sehen, wie sich die biologischen Netzwerken Ausgliederung fast endlos und wichtige Nachrichten.

Bei unserem freundlichen Brot Schimmel, Arnold und Schuttler, gefunden, die eine atemberaubende 25 Prozent seiner Gene scheinen Uhr kontrolliert werden. Dies deutet darauf hin, dass unsere alte Idee, dass solche Uhren einfach ein interessantes Artefakt der Evolution sind nicht mehr falsch sein könnte. In der Tat weist es auf die biologische Uhr als ein entscheidender Akteur in die Gesundheit und das Wohlbefinden aller Lebewesen.

Weit verbreiteten Einfluss des Taktgebers

Bevor das Team die neuesten Forschungen fanden Wissenschaft nur 16 Uhr gesteuert Gene in Neurospora in mehr als 40 Jahren Forschung. Schuttler und Arnold fand eine beeindruckende 295 Gene, die durch die Uhr beeinflusst werden. Und diese Zahl möglicherweise sehr konservativ.

"Nun wir das Modell für unser nächstes Experiment, in dem nur wenige Gene in Neurospora, aber alle von ihnen, betrachten wir nicht verwenden kann", sagt Arnold, lehnt sich zurück und schüttelte den Kopf mit Erstaunen.

Niemand sonst hat ein solches Modell verwendet, um nach Genen unter der Kontrolle einer biologischen Uhr, graben, so die Möglichkeit, was als nächstes kommt beide Wissenschaftler macht – normalerweise ernste und ziemlich ruhig – mit offensichtlich Freude aufhorchen. Als weitere mit Neurospora Fortschritte können Pläne nehmen Gestalt bis zu größeren Modellorganismus skalieren — die Maus – wo wäre Befunde auf den Menschen.

Es macht nicht Nacht Leute mögen Morgen Leute weniger, aber bei mindestens jeder könnte wissen, es geht um ihre internen Uhren, und die Uhren sind nur zu hören, ihre Gene.

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Anmerkung der Redaktion: Dieser Forschung wurde unterstützt durch die nationalen
Science Foundation (NSF), der Bundesagentur für grundlegende Finanzierung angeklagt
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