اطلاعات عمومی
حافظه میکروبی چیست؟
ارگانیسم های پیچیده توانایی به خاطر سپردن دارند ، به این معنی که اطلاعات مربوط به تجربیات گذشته به خاطر سپرده می شود و می توان آنها را به خاطر آورد. در حالی که این امر ثابت شده است ، اما کمتر در مورد حافظه موجودات ساده و تک سلولی مانند باکتری شناخته شده است. آیا به عنوان مثال، آنها به نوعی توانایی یادآوری اطلاعات مربوط به محیط خود را دارند؟ حداقل به نظر می رسد که تجربیات گذشته آنها بر رفتار آنها تأثیر دارد.
Microbial colony. Virus in living cells
آیا سلولهای میکروبی به طور منفرد حافظه ای را از خود نشان می دهند؟
مطالعات نشان داده است که گرچه باکتری ها ساده هستند ، اما حاوی سیستم های نظارتی پیچیده ای هستند که قادر به ایجاد رفتارهای مختلف هستند و باکتری هایی که در محیط های مختلف قرار می گیرند می توانند در همان شرایط متفاوت رفتار کنند. بنابراین واضح است که این احتمال وجود دارد که باکتری ها توانایی حفظ اطلاعات خاصی را داشته باشند. به طور بالقوه ، این می تواند به این معنی باشد که برخی از صفات باکتریها قابل کنترل هستند و این ممکن است به این معنی باشد که بسته به تأثیر آن بر تناسب اندام ، این صفات ممکن است برای آن انتخاب شوند.
ولف و همکارانش تصمیم گرفتند بررسی کنند که آیا حافظه باکتریایی قابل اندازه گیری است. با استفاده از یک چارچوب مبتنی بر تئوری اطلاعات برای بررسی شکل گیری هاگ در باکتری Bacillus subtilis پس از قرار گرفتن در معرض 10 “زمینه تاریخی سلولی” مختلف. آنها دریافتند که گرچه هیچ ارتباط روشنی بین سابقه سلول و یک مسیر خاص برای تشکیل اسپور وجود ندارد ، اما در مسیر اختلاف وجود دارد.
Bacillus subtilis, gram-positive bacteria, non-pathogenic for humans, used as fungicides on plants and in biotechnology for antibiotic production
آیا یک جامعه باکتریایی می تواند رفتار خود را بر اساس قرار گرفتن در معرض شرایط قبلی تغییر دهد؟
مطالعه دیگر ، توسط ماتیس و آکرمن ، آزمایش کرد که آیا تحمل به نمک چیزی است که می تواند توسط باکتری Caulobacter crescentus به یاد بیاید. در اینجا ، محققان ابتدا C. crescentus را در معرض سطح کم نمکی قرار دادند و سپس پس از اجازه دادن به بهبود باکتری ها برای مدت زمان مختلف ، در سطح بالاتر نمک قرار گرفتند. محققان دریافتند در حالی که به نظر نمی رسید سلولهای منفرد بر اساس قرار گرفتن در معرض قبلی نمک رفتار خود را تغییر دهند ، اما جامعه باکتریها به شیوه دیگری واکنش نشان می دهند که نشان دهنده حافظه است.
بیوفیلم ها جامعه ای از میکروارگانیسم ها هستند که به یک سطح متصل شده و در یک ماتریس خارج سلولی محصور شده اند. مرحله اولیه تشکیل بیوفیلم شامل اتصال سلول های میکروبی به یک سطح است و در باکتری سودوموناس آئروژینوزا سلول هایی که در سطح وجود دارند به خوبی متصل نمی شوند. لی و همکارانش تصمیم گرفتند بررسی کنند که آیا قرار گرفتن سلولهای P. aeruginosa در یک سطح باعث اتصال بعدی آن به همان سطح می شود یا خیر. در اینجا ، آنها دریافتند که سلولهای P. aeruginosa که قبلا در معرض سطح قرار داشتند بعداً پیوستگی شدیدتری نشان دادند و این اثر در فرزندان آنها نیز مشاهده شد.
با بررسی بیشتر ، نویسندگان دریافتند که این اثر با سطح cAMP داخل سلولی مرتبط است که به نوبه خود بر نوع IV pili تأثیر می گذارد ، که برای تشخیص سطح لازم است. نویسندگان دریافتند که سلولهای P. aeruginosa که در معرض سطح قرار گرفته اند باعث ایجاد نوساناتی در سطح cAMP می شود که منجر به سرکوب حرکت pili نوع IV می شود و این اثر در چندین نسل بعدی دیده می شود. نتیجه این امر این بود که سلولهای بیشتری وجود دارند که می توانند به سطح متصل شوند و این قابلیت به چندین نسل بعدی منتقل می شود.
آیا حافظه میکروبی واقعی است؟
با استفاده از این مثالهای محدود می توان دریافت که محیط باکتریها می توانند بر رفتار آنها تأثیر بگذارند. اگرچه ممکن است در سلولهای فردی چندان واضح نباشد ، اما به نظر می رسد که باکتریها قادرند رفتار خود را در سطح جمعیت در پاسخ به محیط خود تغییر دهند. در مورد P. aeruginosa و تشکیل بیوفیلم ، تغییر رفتار ناشی از قرار گرفتن در معرض یک سطح برای چندین نسل بعد ادامه دارد. بنابراین ، اگرچه ممكن است باكتری ها حافظه خاصی نداشته باشند ، اما تغییر رفتار می تواند برای چندین نسل ادامه داشته باشد. این یک حوزه است که باید بیشتر بررسی شود ، زیرا قرار گرفتن در معرض آنتی بیوتیک ها ممکن است تأثیر مشابهی بر روی باکتری ها داشته باشد – اگر یک جامعه باکتریایی بیاموزد که با تغییر رفتار ، آنتی بیوتیک را تحمل کند ، این مهم است که بدانید درمان آینده با این آنتی بیوتیک ممکن است به همان اندازه قبل موثر نباشد.
آیا می توان حافظه میکروبی را مهار کرد؟
کوتولا و همکارانش یک سیستم گزارشگر باکتری تولید کرده اند که به محیطش پاسخ می دهد و سپس این پاسخ را به یاد می آورد. آنها یک سیستم دو جزئی با یک عنصر ماشه و یک عنصر حافظه برای کار در E. coli ایجاد کردند. عنصر ماشه مورد استفاده در اینجا برای پاسخ به تتراسایکلین تنظیم شده بود ، و هنگامی که موشهایی که از سیستم E. coli استفاده می کردند از تتراسایکلین استفاده می کردند ، عنصر حافظه نشان داد که عنصر ماشه فعال شده است. این برای بسیاری از نسل ها پایدار بود ، بنابراین سازوکاری فراهم می کند که می توان سلامت روده را بدون تهاجم بررسی کرد.
همچنین بخوانید…
