Совместное использование времени, как выяснили исследователи, подходит не только для отдыха.
Хотя идея разделить квартиры для отдыха в экзотических местах между разными владельцами была популярна в сфере недвижимости на протяжении десятилетий, биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что сообщества бактерий используют аналогичную стратегию для миллионов лет.
Исследователи лаборатории молекулярного биолога Гурола Сюэля в Отделении биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего вместе с коллегами из Университета Помпеу Фабра в Испании задались вопросом, что могут делать конкурирующие сообщества бактерий, когда продовольствия становится мало. Команда обнаружила, что бактерии, столкнувшиеся с ограниченными питательными веществами, будут использовать элегантную стратегию разделения времени, в которой сообщества чередуют периоды кормления, чтобы максимизировать эффективность потребления. Исследование опубликовано 6 апреля в журнале Science.
Что интересно, так это то, что эти простые одноклеточные бактерии крошечные и кажутся одинокими существами, но в сообществе они начинают демонстрировать очень динамичное и сложное поведение, которое вы бы приписали более изощренным организмы или социальная сеть», - сказал Сюэль, заместитель директора Центра системной биологии Сан-Диего и Медицинского института Говарда Хьюза - научный сотрудник факультета Саймонса в Калифорнийском университете в Сан-Диего. «Это та же концепция разделения времени, которая используется в компьютерных науках, загородных домах и во многих социальных приложениях».
В январе Зюэль и его коллеги обнаружили, что структурированные сообщества бактерий, или «биопленки», используют электрические сигналы для связи с соседними видами бактерий и их рекрутирования. Новое исследование исследует, как взаимодействуют два сообщества биопленок. С помощью математических моделей и лабораторных данных с использованием микрофлюидных методов и покадровой микроскопии исследователи обнаружили, что близлежащие сообщества биопленок будут участвовать в синхронизированном поведении посредством этих электрических сигналов..
Эксперименты показали, что, когда биопленки столкнулись со сценариями ограниченного количества питательных веществ, они начали чередовать периоды кормления, чтобы уменьшить конкуренцию и избежать «пробок» потребления.
«Живые системы обычно работают в унисон, но здесь мы показываем, что несинхронизированная работа может также принести биологическую пользу», - сказал Хорди Гарсия-Охалво, профессор системной биологии в Universitat Pompeu Fabra в Барселоне, Испания, и соавтор исследования.
«Эти бактерии повсюду - от ваших зубов до почвы и дренажных труб», - сказал Сюэль. «Интересно думать, что эти простые организмы два миллиарда лет назад разработали ту же стратегию разделения времени, которую мы, люди, используем сейчас для самых разных целей», Открытие является последним достижением Центра инноваций микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего, который использует сильные стороны университета в клинической медицине, биоинженерии, информатике, биологических и физических науках, науках о данных и других областях для координации и ускорения микробиома. исследования.
В дополнение к упомянутым Сюэлю и Гарсии-Охалво, соавторами статьи являются Джинтао Лю, Дейзи Ли и Джозеф Ларкин из Отделения биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего; и Роза Мартинес-Коррал и Маркаль Габальда-Сагарра из Университета Помпеу Фабра.