Главная  Информация для покупателей  Новости науки  Бактериальная память может быть использована для живых вычислительных систем

Бактериальная память может быть использована для живых вычислительных систем

06 августа 2020


Ученые неоднократно показывали результаты исследований по поводу формирования в бактериях потенциалов действия, как это обычно бывает в нейронах. Данные потенциалы, возникшие лишь однажды, с высокой вероятностью возникают повторно и представляют собой скачки мембранного заряда. Это явление имеет большую схожесть с механизмом сенсибилизации, происходящим в нейронах. Ученые сделали вывод, что некоторые бактерии и их сообщества способны передавать сигналы о текущих событиях и хранить память о них в своих биопленках.

Чтобы доказать это, ученые провели ряд испытаний на бактериях, выращенных в лабораторных инкубаторах с внедрением флуоресцентного тиофлавина Т, который своим свечением выдавал определенную информацию, т. е. выступал в качестве маркера мембранного потенциала. Ученые воздействовали на биопленки бактерий Bacillus subtilis (сенные палочки) специальным синим светом, который должен был вызвать поток ионов через катионные каналы. В ходе испытаний этот свет вызывал гиперполяризацию мембран, что вполне вписывается в нормы проиходящего. Однако, манипулируя увеличением концентрации калия в клетках через калиевые каналы (с удалением их генов) сенных палочек, гиперполяризация не происходила. А это означает, что данное явление напрямую зависит от ионов калия.

Ученые попытались описать все происходящие изменения, используя построенную для этого математическую модель. В ее основу легла описывающая все изменения потенциалов бактериальных клеток модель потенциалов действия Ходжкина-Хаксли. Используя ее, ученые предположили наличие устойчивости во времени гиперполяризации при воздействии синего света. Им удалось подтвердить свою теорию, проведя многочасовой эксперимент с непрерывным воздействием освещения и манипулированием концентрацией калия вне клеток бактериальной биопленки. Мембранный потенциал в ней показал свою зависимость от глутамата, который пробуждает голод и дальнейшую активность бактерий. Колония начинает коммуницировать, передавая и запоминая определенные сигналы. Пассивное колебание потенциалов было характерно только для тех бактерий, которые освещались синим светом. При недостатке калия он поляризовал клетку и наоборот, в то время как остальные клетки гиперполяризовались при повышении концентрации калия вне их.

Такая способность, как возможность бактерий хранить память о событиях, может быть применима в живых биологических вычислительных системах, которые будут использовать ее в качестве безопасного инструмента кодирования и декодирования информации.

DDDNDNDD_DDDNNN

Другая информация
09 декабря 2021
Предраковое состояние аденокарциномы пищевода с разрешением в одну клетку

Ученые получили представление о мутационном ландшафте и структуре экспрессии генов на разных стадиях развития Пищевода Барретта.

06 декабря 2021
Мозг нарушает детальное равновесие в больших масштабах

Нарушенный детальный баланс приводит к производству энтропии, которая необходима им для выполнения молекулярных и клеточных функций.

02 декабря 2021
Исследован кислородный контроль магматизма на скалистых экзопланетах

Модели для скалистых экзопланет предполагают, что порядка 50% всех атомов в их скалистых оболочках составляют атомы кислорода.

25 ноября 2021
Замкнутые микробные сообщества самоорганизуются для постоянного круговорота углерода

Данное явление, вероятно, представляет собой сохраненный набор метаболических возможностей, которые устойчивы к изменениям в таксономической структуре системы. 

22 ноября 2021
Новый подход к моделированию того, как мозг вычисляет субъективную ценность

В одном исследовании ученые собрали и применили 11 различных моделей субъективной оценки ценности к выбору участников между различными лотереями.

Вся информация


Сайт использует файлы cookies. Продолжая просматривать сайт Вы соглашаетесь с использованием cookies. Хорошо!