Lernen von bakteriellen Chatter

Was tun-Verdauung, Cholera und Zahn-Plakette haben gemeinsam? Sie sind
alle durch Quorum sensing, eine Form der bakteriellen Kommunikation ermöglicht.
Wie ein Schalter von unorganisiert Individualismus zu unified
kommunale Verhalten, Quorum sensing ermöglicht Bakterien, Aufgaben
keiner von ihnen konnte allein zu tun.

Wie es funktioniert

Bakterienzellen machen und lösen chemische Signalmoleküle in
ihrer Umgebung. Wenn Zellen der gleichen Art von Bakterien vorhanden sind
in der Nähe, das gleiche tun, die Moleküle angesammelt haben, und die
Bakterien können durch die Messung ihrer Nachbarn zählen wie viel von der
chemisch ist um sie herum. Wenn sie eine ausreichend große Gruppe spüren, oder eine
Kollegium, beginnen sie handeln im Gleichtakt.

{{video = "LS_110112_blinking-Bakterien" Title = "Blinken Bakterien" Caption = "E. Coli-Bakterien wurden entwickelt, um ein- und Ausschalten im Gleichtakt, blinken die genutzt werden könnten, um Schadstoffe oder die Freigabe von Drogen in den Körper zu verfolgen. Kredit: Jeff voreilig, UCSC. "}}

Quorum sensing ist kein einfaches Phänomen, sagt Bonnie Bassler, ein
National Institutes of Health finanzierte mikrobielle Genetiker an der Princeton University
Universität, die bakteriellen Kommunikation für mehr studiert hat
als 20 Jahren und wer die molekularen Signalisierung aufgedeckt zu verarbeiten
macht es möglich. Beschäftigt viele Moleküle und Rezeptoren in ihrer
chemischen Gespräche hat jeder Bakterienart offenbar mehrere
Quorum-sensing Systeme, bei denen Hunderte von Genen.

Bassler entdeckt, dass die meisten Bakterien scheinen, auf ein Minimum zu sein,
"zweisprachige" als auch unter Verwendung einer gemeinsamer Sprache zu kommunizieren
verschiedene Bakterienarten und andere, einzigartige Sprachen zu sprechen
Geschwister.

Es war nicht bis in die 1960er Jahre – 300 Jahre nach der Entdeckung der
Bakterien –, dass Wissenschaftler entdeckt Quorum sensing, sagt Bassler. Es kam
als Überraschung, fügt sie hinzu, dass die niedrige Bakterien handeln könnte in koordiniert
Gruppen, "selbst" von "anderen" zu unterscheiden und miteinander kommunizieren
mit Hilfe einer komplizierten chemischen Lexikon.

Heute vermuten Wissenschaftler, dass alle Bakterien Quorum sensing nutzen an
viele kollektive Verhaltensweisen, von der Beurteilung der eigenen Bevölkerung zu kontrollieren
Größe und unterscheiden sich von anderen Arten von Bakterien
Giftstoffe, Paarung, Krankheit auslösen und Umgehung der Mensch
immunes System.

In unserem eigenen Körper, Quorum sensing sowohl ein Vorteil sein kann und eine
Gefahr. Es ermöglicht einige Bakterien, die uns helfen, Nahrung zu verdauen und produzieren
lebenswichtige Nährstoffe. Aber es verursacht auch andere Bakterien bilden große
Kolonien genannt Biofilme – wie die schleimige Rückstände Beschichtung Zähne und
Badewannen – das kann zu schwer behandelbaren Lungenkrebs, Ohr und Zahn führen
Infektionen und verstopfen medizinische Implantate. Die Forschung hat gezeigt, dass quorum
Sensing ist Mitschuld an Cholera, Mukoviszidose, staph
Infektionen, Zahn Karies und Lebensmittelvergiftung.

Quorum-sensing-Arbeit für uns machen

Abhören von dieser Art der zellulären Kommunikation hilft
Forscher denken über neue Strategien für die Kontrolle der Bakterien im menschlichen
Gesundheit und Krankheit. Ingenieure, Chemiker, Biologen und Physiker haben
sich zusammengetan, um Moleküle zu entwickeln, die zu verbessern oder Quorum sensing zu stören.
Ihre Arbeit könnte neue Antibiotika sowie als Biofilm-resistent bilden.
Materialien für Kontaktlinsen, Katheter und implantierbaren medizinischen Geräten.

Unter Ausnutzung der Quorum-sensing-Mechanismen, University of California, San Diego, verwandelt Biotechnologe Jeff Hasty E. coli
Bakterien in robusten Oszillatoren, die ein- und Ausschalten synchron blinken.
Die synchronisierte Oszillator stellt einen großen Schritt in Richtung Entwicklung eine
Sensor, die deuten auf das Vorhandensein von Schadstoffen oder Freigabe von Drogen
in den Körper, wenn sie benötigt werden. Das ist, weil die technischen
Bakterien reagieren auf subtile Veränderungen in der Umwelt durch Blinken schneller
oder Aufhellung unisono – alles dank Quorum sensing.

Weitere Informationen:

• Die Wanzen Lauschangriff: Profil von Bonnie Bassler
• Videocast: Bonnie Bassler auf bakterielle Kommunikation
• Blinkende Bakterien: Artikel, Video und Podcast auf Jeff voreilig die Arbeit

Diese im Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit dem National Institute of General Medical Sciences, Teil der National Institutes of Health.