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     时间:2021-04-07 17:05:17  来源:

    在加州大学洛杉矶分校的科学家的带领下,一个国际研究人员团队发现细菌具有一种“记忆”,可以将感官知识从一代细胞传递到下一代细胞,而这些过程都没有中枢神经系统或任何神经元。

    加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所成员,该工程的资深作者之一,生物工程学和化学与生物化学教授杰拉德·王(Gerard Wong)说:“这对我们和该领域来说都是一个巨大的惊喜。”

    这些发现是朝着了解由囊性纤维化患者中细菌生物膜引起的难以治疗的感染迈出的重要一步。

    该团队研究了一种称为铜绿假单胞菌的细菌菌株,该细菌在囊性纤维化患者的气道中形成生物膜,并引起持续的致死性感染。细菌生物膜也可以在外科植入物上形成,例如人造髋关节。如果这样做,可能会导致植入物失败。细菌生物膜由基因相同的细菌细胞组成,这些细菌细胞几乎可以在任何表面定居,并形成单个细胞在其中组织和协作的群落。

    “形成生物膜的第一步是细菌必须感知表面并发展附着能力,”加州大学洛杉矶分校(UCLA)研究生卡尔文·李(Calvin Lee)和这项研究的第一作者之一说。“这是我们第一次能够追踪单个细胞的整个谱系的行为,并且我们发现后代可以记住其祖先的表面感应信号。”

    研究结果在线发表在美国国家科学院院刊上,并将在以后的期刊印刷版中发表。

    该研究的合作资深作者,达特茅斯市盖塞尔医学院的教授乔治·奥·图尔特说:“让我感到非常激动的是,我们已经了解了早期生物膜形成过程中可逆性和不可逆性依恋之间是如何联系在一起的。”“这些概念是在1930年代描述的,但花了将近90年的时间我们才了解它们如何协同工作,以帮助推动早期生物膜的形成。”

    为了分析“感应”表面过程中的细胞,科学家使用了Wong研究小组开发的多代细胞跟踪方法,以及其他几种数据分析方法,包括一种更常见的信号处理技术。用于分析音乐中的音调?此技术在生物学测量中的第一个已知应用。

    该方法揭示了两个事件以有节奏的方式联系在一起:细菌细胞内部的信号分子环状AMP的表达,以及参与细胞运动的细菌细胞附件的IV型菌毛的活性水平。研究表明,事件仅相隔几个小时。

    Wong说:“细菌通过这种节奏模式来感知和记忆,这对于决定抑制运动的决定性至关重要,变得稳定并最终不可逆地附着在表面并形成生物膜。”

    该研究的合作资深作者,马克斯·普朗克动力与自组织研究所所长拉明·戈尔斯坦尼安说:“我很惊讶地发现,通过从分子水平一直到生物膜水平的严格的多尺度特征描述,对生物膜形成早期阶段细菌的决策过程学到了多少知识, 。”

     

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