Mikropların Belleği Var: Basit Mikrorganizmalar ve Sofistike Nöronlar Arasında Şaşırtıcı Paralellikler

22
Mikrorganizmalar ve Sofistike Nöronlar

Keşif, düşük seviyeli organizmalar ve sofistike nöronlar arasında şaşırtıcı paralellikler ortaya çıkarır; hafıza özellikli biyolojik sistemlerin temelini oluşturur.

Bakteri kolektiflerini veya “biyofilmleri” inceleyen biyologlar, bu basit organizmaların bellek için güçlü bir kapasiteye sahip olduğunu keşfettiler.

Kaliforniya Üniversitesi San Diego Laboratuarı’nda çalışan Profesör Gürol Süel, Chih-Yu Yang, Maja Bialecka-Fornal ve arkadaşları, ışıkla uyarılan bakteri hücrelerinin ilk uyarandan sonraki maruz kalma saatlerini hatırladığını keşfettiler. Araştırmacılar süreci manipüle edebildiler, böylece hafıza kalıpları ortaya çıktı.

Keşif, düşük seviyeli tek hücreli organizmalar ile insan beynindeki hafızayı işleyen sofistike nöronlar arasındaki şaşırtıcı paralellikleri ortaya koyuyor.

Süel, “Sadece birkaç yıl önce insanlar bakteri hücreleri ve nöronların benzer bir şey olduğunu düşünmemişlerdi” dedi. “Bakterilerdeki bu bulgu, beynin bazı temel özelliklerini daha basit bir sistemde anlama ipuçları veriyor. Bir nöron kadar sofistike bir şeyin nasıl geldiğini anlarsak – eski kökleri – nasıl ve neden belirli bir şekilde çalıştığını anlama şansımız daha yüksektir. ”

Bugün (27 Nisan 2020) Cell Systems dergisinde açıklanan bulgular, bilim adamları için bir gün bakteri gibi canlı organizmalarla temel bilgi işlem sistemleri tasarlamaları için bir başlangıç ​​yolu sağlıyor.

Süel laboratuvarı tarafından bakterilerin birbirleriyle iletişim kurmak için iyon kanalları kullandıkları konusundaki son keşiflerin ardından, yeni araştırmalar bakterilerin geçmiş durumları hakkında bilgi depolayabileceğini de öne sürdü. Yeni çalışmada, araştırmacılar Bacillus subtilis bakterilerinin hücre zarı potansiyelinde ışık kaynaklı değişikliklerle bakteriyel biyofilmlerdeki karmaşık bellek modellerini (burada video) kodlayabildiler. Buldukları optik baskılar, ilk uyarandan sonra saatlerce sürdü ve doğrudan, kontrol edilebilir tek hücreli çözünürlük hafızasının tasvirine yol açtı.

Süel, “Bu bakterileri ışıkla boğduğumuzda hatırladıkları ve o noktadan farklı tepki verdikleri” dedi. “Böylece ilk kez hangi hücrelerin belleğe sahip olduğunu doğrudan görselleştirebiliriz. Bu insan beyninde göremediğimiz bir şey. ”

Araştırmacılar, bakteri topluluklarında belleği kodlama yeteneğinin, biyofilmlerdeki karmaşık uzamsal bellek modellerinin baskısı yoluyla gelecekteki biyolojik hesaplamayı mümkün kılabileceğini söylüyor.

Süel, “Bakteriler bu gezegendeki baskın yaşam biçimidir” dedi. “Belleği bakteriyel bir sisteme yazabilmek ve karmaşık bir şekilde yapabilmek, bakteri topluluklarını kullanarak hesaplamalar yapabilmek için ilk şartlardan biridir.”

Ayrıca, araştırmacıların çalışmada belirttiği gibi: “Bu nedenle, biyofilmin farklı alanlarında farklı hesaplama türlerini aktive ederek bakteriyel biyofilmlerde sentetik devreler basmak mümkün olabilir… Genel olarak, çalışmamızın yeni membran potansiyeline ilham vermesi olasıdır. sentetik biyolojiye dayalı yaklaşımlar ve bellek özellikli biyolojik sistemler için bakteriyel bir paradigma sağlar. ”


Referans: 27 Nisan 2020, Hücre Sistemleri.

Çalışmanın yazarları şunları içermektedir: Chih-Yu Yang, Maja Bialecka-Fornal, Colleen Weatherwax (yüksek lisans öğrencisi), Joseph Larkin, Arthur Prindle, Jintao Liu, Jordi Garcia-Ojalvo ve Gürol Süel.

Çalışma Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü (R01 GM121888), Howard Hughes Tıp Enstitüsü-Simons Vakfı Fakülte Bursiyerleri programı, İspanya Bilim, Yenilik ve Üniversiteler Bakanlığı ve FEDER (PGC2018-101251-B-I00), Maria de Maeztu AR-GE’de Mükemmellik Birimleri Programı (CEX2018-000792-M) ve Generalitat de Catalunya (ICREA Academia programı).

YORUM YAP

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz