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Che cosa è memoria microbica?

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Gli organismi complessi hanno la capacità di ricordarsi, significando che le informazioni sulle esperienze precedenti sono memorizzate e possono essere richiamate. Mentre questo è stabilito, di meno è conosciuto circa la memoria degli organismi semplici e unicellulari come i batteri. Hanno in qualche modo la capacità di richiamare le informazioni sul loro ambiente, per esempio? Almeno, le loro esperienze precedenti sembrano avere un effetto sul loro comportamento.

Colonia microbica. Virus in celle viventi. Credito dell
Colonia microbica. Virus in celle viventi. Credito dell'illustrazione: Yurchanka Siarhei/Shutterstock

Le diverse celle microbiche mostrano una memoria?

Gli studi hanno indicato che mentre i batteri sono semplici, contengono i sistemi di regolazione complessi che sono capaci della produzione dei comportamenti differenti ed i batteri esposti agli ambienti differenti possono comportarsi diversamente in seguito nella stessa circostanza. Così chiaro, c'è una possibilità che i batteri hanno la capacità per conservare determinate informazioni. Potenzialmente, questo potrebbe significare che determinati tratti dei batteri possono essere controllabili e questo potrebbe significare che questi tratti possono essere selezionati pro o contro secondo il suo impatto su forma fisica.

Il lupo et al. ha deciso di studiare se la memoria batterica potrebbe essere misurata. Usando una teoria dell'informazione ha basato la struttura per studiare la formazione di spore nel bacillus subtilis del batterio dopo l'esposizione a 10 “dati storici delle cellule„ differenti. Hanno trovato che mentre non c'era chiaro collegamento fra una cronologia delle cellule e una traiettoria specifica a formazione della spora, là erano differenze nella traiettoria.

Bacillus subtilis, batteri, non patogeni gram-positivi per gli esseri umani, usati come fungicidi sugli impianti ed in biotecnologia per produzione antibiotica. credito dell
Bacillus subtilis, batteri, non patogeni gram-positivi per gli esseri umani, usati come fungicidi sugli impianti ed in biotecnologia per produzione antibiotica. credito dell'illustrazione 3D: Kateryna Kon/Shutterstock

Può una Comunità batterica cambiare il suo comportamento basato sull'esposizione precedente?

Un altro studiano, da Mathis e da Ackerman, esaminati se la tolleranza salare fosse qualcosa che potrebbe essere ricordato dal crescentus di Caulobacter del batterio. Qui, gli autori in primo luogo hanno esposto il crescentus del C. ad un a basso livello di sale e poi ad un livello elevato del sale dopo avere permesso che i batteri recuperino per le durate differenti. Gli autori hanno trovato che mentre le diverse celle non sono sembrato cambiare il loro comportamento basato sull'esposizione precedente a sale, la comunità dei batteri ha reagito in modo diverso che era indicativa della memoria.

I Biofilms sono una comunità dei microrganismi fissati ad una superficie ed imballati in una matrice extracellulare. La fase iniziale di formazione del biofilm comprende il collegamento delle celle microbiche ad una superficie ed in Pseudomonas aeruginosa del batterio le celle che sono trovate sulla superficie non fissano bene. Lee et al. ha deciso di studiare se esporre le celle di aeruginosa del P. ad una superficie avrebbe aumentato in seguito il suo collegamento alla stessa superficie. Qui, hanno trovato che le celle di aeruginosa del P. che precedentemente sono state esposte alla superficie hanno mostrato in seguito il più forte collegamento e questo effetto inoltre è stato veduto nei loro discendenti.

Sopra indagine successiva, gli autori hanno trovato che questo effetto è stato collegato ai livelli intracellulari del campo che a loro volta hanno pregiudicato il tipo pili di IV, che sono necessari per il riconoscimento di superficie. Gli autori hanno trovato che le celle di aeruginosa del P. che erano state esposte alla superficie creano le oscillazioni dei livelli del campo, che piombo alla soppressione di tipo movimento di pili di IV e che questo effetto è veduto in multiplo dopo le generazioni. Il risultato di questo era che ci sono più celle che possono fissare alla superficie e questa capacità è passata sopra a multiplo dopo le generazioni.

Il verdetto - è la memoria microbica reale?

Facendo uso di questi esempi limitati, è possibile vedere che l'ambiente dei batteri può pregiudicare il loro comportamento. Mentre non potrebbe essere così chiaro in diverse celle, sembra che i batteri possano cambiare il loro comportamento al livello della popolazione in risposta al loro ambiente. Nel caso del aeruginosa del P. e della formazione del biofilm, il cambiamento di comportamento causato tramite l'esposizione ad una superficie dura multiplo dopo le generazioni. Di conseguenza, mentre i batteri non possono rigorosamente avere una memoria, cambia nel comportamento può durare le generazioni multiple. Ciò è un'area che dovrebbe essere studiata più a fondo, poichè l'esposizione agli antibiotici può avere un simile effetto sui batteri - se una comunità batterica impara tollerare un antibiotico cambiando il suo comportamento, quindi questo è importante da sapere poichè il trattamento futuro con questo antibiotico non può essere come efficace.

Può la memoria microbica essere sfruttata?

Kotula et al. ha messo a punto un sistema batterico del reporter che avrebbe risposto al suo ambiente e poi ricorda questa risposta. Hanno messo a punto un sistema a due componenti con un elemento di grilletto e un elemento di memoria per lavorare in Escherichia coli. L'elemento di grilletto usato qui è stato collocato per rispondere alla tetraciclina e quando i mouse che harboring il sistema di Escherichia coli hanno avuti tetraciclina amministrata l'elemento di memoria ha indicato che l'elemento di grilletto era stato attivato. Ciò era stabile per molte generazioni, quindi questa fornisce un meccanismo da cui la salubrità dell'intestino potrebbe essere studiata senza invasione.

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Last Updated: Aug 22, 2019

Dr. Maho Yokoyama

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Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama is a researcher and science writer. She was awarded her Ph.D. from the University of Bath, UK, following a thesis in the field of Microbiology, where she applied functional genomics to Staphylococcus aureus . During her doctoral studies, Maho collaborated with other academics on several papers and even published some of her own work in peer-reviewed scientific journals. She also presented her work at academic conferences around the world.

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