แบคทีเรียสัมผัสเพื่อนบ้านของพวกเขาและตอบสนองต่อการปรากฏตัวของตัวอื่นในอาณานิคมโดยการแลกเปลี่ยนโมเลกุลขนาดเล็กและโปรตีนที่เรียกว่าเปปไทด์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการตรวจจับโควรัม ผ่านการแลกเปลี่ยนนี้ แบคทีเรียจะส่งและรับตัวชี้นำทางเคมีที่ปิดหรือเปิดยีน กระบวนการนี้ช่วยให้แบคทีเรียหลายชนิดไม่เพียงแต่สื่อสารกับเพื่อนบ้านเท่านั้น แต่ยังร่วมมือกันด้วยวิธีที่ซับซ้อนเพื่อแบ่งงานและปฏิบัติงานที่ต้องใช้หลายขั้นตอน ในตอนแรก การตรวจจับโควรัมซึ่งค้นพบในแบคทีเรียในทะเลนั้นดูเหมือนเป็นความสามารถพิเศษ แต่ในช่วงเวลาตั้งแต่การค้นพบนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมรายชื่อสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่ช่างพูดค่อนข้างมาก ในความเป็นจริง นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าแบคทีเรียเกือบทั้งหมดสื่อสารในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง
ที่สำคัญกว่านั้น การตรวจจับโควรัมเป็นช่องทางเปิด
ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถแตะเพื่อควบคุมการพูดคุยเล็กๆ น้อยๆ ของแบคทีเรียได้ ในปี 2549 นักวิจัยจาก University of California, Berkeley ใช้การตรวจจับโควรัมเพื่อสร้างกลุ่มแบคทีเรียกลุ่มเดียวที่สามารถค้นหาและรักษาเซลล์มะเร็งได้ เมื่อแบคทีเรียเข้าสู่สภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำ เช่น ภายในเนื้องอก พวกมันจะเริ่มปล่อยโปรตีนที่เป็นพิษเพื่อฆ่าเซลล์มะเร็ง นักวิจัยรายงานในJournal of Molecular Biology
ปัญหาคือสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำเกิดขึ้นในที่อื่น ๆ ในร่างกายมนุษย์ซึ่งคุณไม่ต้องการสารพิษ Brenner กล่าว ด้วยการสร้างสมาคมที่ประกอบด้วยประชากรตั้งแต่สองคนขึ้นไป นักวิทยาศาสตร์อาจสามารถกำหนดเป้าหมายการปล่อยสารดังกล่าวได้ดีขึ้น ลดความเสี่ยงที่จะทำร้ายเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี “ตามสมมุติฐานแล้ว เซลล์ทั้งสองจะไม่เป็นพิษโดยลำพัง แต่อย่างใด เมื่อพวกเขามารวมกัน พวกมันก็จะสื่อสารและสร้างการตอบสนองที่เป็นพิษ” เธอกล่าว
ในปี พ.ศ. 2550 เบรนเนอร์และอาร์โนลด์ได้พัฒนากลุ่มความร่วมมือ
กลุ่มแรกที่ใช้ระบบสื่อสารสองทางที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม ในขณะที่แบคทีเรียส่วนใหญ่ใช้โมเลกุลส่งสัญญาณขนาดเล็กที่เรียกว่า acylated homoserine lactones หรือ AHLs เพื่อ “พูด” E. coliไม่ใช้ ทีมงานพบวิธีที่จะจี้ยีนที่ควบคุมการพูดจาเจื้อยแจ้วนี้ในแบคทีเรียชนิดอื่นๆ และนำพวกมันเข้าสู่ประชากรE. coli ที่แตกต่างกันสองกลุ่มที่ เติบโตด้วยกันในฟิล์มชีวภาพ
ประชากรแต่ละกลุ่มสังเคราะห์โมเลกุลสื่อสาร ประชากรกลุ่มหนึ่งผลิตโมเลกุล AHL หนึ่งชนิด; ประชากรกลุ่มอื่นสร้างโมเลกุล AHL ที่แตกต่างกัน จากการตรวจจับโมเลกุลของกันและกัน ทำให้เชื้อ E. coli ทั้งสอง กลุ่มสามารถแยกตัวไปมาได้ Brenner และเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2550 ในProceedings of the National Academy of Sciences
“มันเหมือนกับการสนทนาระหว่างคนสองคน” เบรนเนอร์กล่าว “เสียงของฉันแตกต่างจากของคุณ ดังนั้นคุณสามารถบอกได้ว่าฉันกำลังพูดกับคุณ และฉันก็จำเสียงของคุณได้ และรู้ว่าไม่ใช่ฉันกำลังพูดกับตัวเอง แต่คือคุณพูดกับฉัน”
การสนทนาที่ถูกบังคับมีผลกระทบที่ไม่อาจติดตามได้จากบทสนทนาของมนุษย์ เมื่อได้รับการสื่อสารจากคู่ของมัน ประชากร E. coli หนึ่งตัว เปลี่ยนเป็นสีเขียวเรืองแสง เมื่อประชากรกลุ่มอื่นรับข้อความ ข้อความนั้นจะเรืองแสงเป็นสีแดง การทดลองแสดงให้เห็นอย่างละเอียดถึงความสามารถของนักวิทยาศาสตร์ในการจัดการกับการสื่อสารและพฤติกรรมของจุลินทรีย์ภายในแผ่นชีวะ
ระบบธรรมชาติในเวอร์ชันที่แยกส่วนนี้สามารถใช้เป็นแบบจำลองสำหรับระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์นำทางอุปสรรคที่เกิดจากเครือข่ายพันธุวิศวกรรมที่เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดของประชากรแบคทีเรีย
“มีความท้าทายอย่างแท้จริงที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่เสถียรของแบคทีเรียหรือจุลินทรีย์ใดๆ นับประสาอะไรกับชุมชน” เบรนเนอร์กล่าว “แม้ว่าเราจะสามารถเปลี่ยนแปลงบางอย่างได้ แต่เราไม่ทราบแน่ชัดว่าสิ่งนั้นจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของการเติบโตและการสืบพันธุ์ในชุมชนจุลินทรีย์อย่างไร”
ชุมชนสังเคราะห์อาจถูกสร้างขึ้นในห้องทดลอง แต่ไม่มีอะไรผิดปกติเกี่ยวกับผู้อยู่อาศัย อาณานิคมเซลล์เดียวเหล่านี้เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีนิสัยใจคอ
“เมื่อเราสร้างระบบสังเคราะห์ เราคิดว่าเรารู้ว่าปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญคืออะไร เพราะเราสร้างมันขึ้นมา แต่สิ่งเหล่านี้กำลังเติบโต สิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน และพวกมันกำลังตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมของพวกมัน” Arnold กล่าว “พวกเขากำลังเติบโตและทวีคูณ และทำสิ่งที่พวกเขาต้องการทำในเวลาเดียวกันกับที่พวกเขาทำในสิ่งที่เราบังคับให้ทำ”
สิ่งหนึ่งที่เห็นได้ชัดว่าจุลินทรีย์ไม่ต้องการทำคือยอมทำตามใจคนนอก ตัวอย่างเช่น อาณานิคมของเชื้อ E. coliสามารถ “กลายพันธุ์” การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่นักวิทยาศาสตร์ก่อวินาศกรรมเมื่อเวลาผ่านไป อาจเป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นสร้างภาระการเผาผลาญที่มากขึ้น
“แบคทีเรียไม่ชอบทำในสิ่งที่คุณบอกให้ทำ” เบรนเนอร์กล่าว “มันทำให้พวกเขาช้าลงและขัดขวางวิถีชีวิตที่มีประสิทธิภาพ”
วิธีหนึ่งที่จะลดภาระการเผาผลาญนี้คือหาวิธีแบ่งงานระหว่างสัตว์สองชนิดหรือมากกว่า เพื่อไม่ให้ชนิดใดทำงานช้าลง Lingchong You วิศวกรชีวภาพของมหาวิทยาลัย Duke กล่าว โดยธรรมชาติแล้ว จุลินทรีย์ใช้กลยุทธ์นี้เพื่อเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็ววิปริต แต่ในห้องแล็บยังไม่สามารถเลียนแบบได้ ในการทำ
Credit : tennesseetitansfansite.com
northfacesoutletonline.net
coachfactoryoutletsmn.net
customfactions.com
hastalikhastaligi.net
njfishingcharters.net
faithbasedmath.com
cconsultingassistance.com
chatblazer.net
faceintheshroud.com
surfaceartstudios.com
michaelkorsvipoutlet.com
