作者/肖骁
生产/网易科技“不知道”栏目组
死亡细胞两个细胞
图1:研究人员正在使用显微镜观察细菌样本。
细菌不会只是在饥饿阶段意外死亡。周围的细胞对自己的生死也有发言权。
慕尼黑技术大学的德国团队发现,决定细胞生死的最重要因素有两个:1)维持生命所需的能量;2)活细胞从死细胞中回收生物质的效率。
细胞的生存和生长是生物系统的核心因素。因此,像慕尼黑工业大学复杂生物系统物理学教授ulrich Grande这样的科学家,正试图理解分子成分如何相互作用以维持一组处于压力下的细胞的生存能力。
格兰德领导的研究小组现在已经成功地确定了细菌存活的两个关键因素:细胞的基本能量消耗和活细胞在每个相邻死细胞中获得的能量量,以测量生物量的回收效率。
邻近细胞尸体的营养成分
研究人员模拟了大肠杆菌细胞缺乏糖和其他碳水化合物的紧急情况。在这种情况下,细菌既没有糖作为能量,也没有碳水化合物作为食物。
当第一批细胞死亡时,存活的细胞试图从周围死亡的细胞中获取营养。酶的能量周转率越高,死亡率越高。周围细胞从死亡细胞中恢复的能量越多,存活率越高。
死亡细胞两个细胞
图2:乌尔里希·格兰德教授和他的合著者埃琳娜·比塞利在他们的实验室里
格兰德说:“这是我们的发现第一次使量化单个分子成分对细菌细胞存活的贡献成为可能。”
作为一种集体现象,生存能力下降
总的来说,存活细胞随时间呈指数下降。原则上,这种发展可以用单个细胞的随机死亡来解释,正如放射性衰变也呈现指数变化一样。
然而,当研究人员改变实验条件时,他们发现相关性更加复杂。殖民地的衰落是一个集体现象。因此,周围的细菌细胞共同决定其中的细胞是死的还是活的。
死亡细胞两个细胞
图3:这张照片显示了一种细菌培养物。
细胞死亡率的变化可能是由大量影响细菌存活的遗传或生态障碍引起的。因此,每种细菌和每种环境条件产生的平衡将完全不同。
为了理解这一动态,研究人员对整个细菌生存系统进行了数学建模。然后他们利用这种关系来确定分子对细胞存活的贡献。
根据细胞类型,可以确定细胞存活的重要分子因素,这有助于发现决定存活率的酶或其他蛋白质。格兰德说:“我们的目标是系统和定量地了解细菌在如此多的环境条件下是如何生存的。这是对生存生理学的探索。”
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