بالنسبة لهذه المنظمات الصغيرة تضع البكتيريا بصمة كبيرة على حياتنا، وهذا بسبب أنها يمكن أن تتجول حقا، ومعظم البكتيريا قادرة على التنقل بسهولة في مجموعة من البيئات بما في ذلك أجسامنا للعثور على الغذاء أو المضيف، ويمكن أن تكون النتائج مفيدة (على سبيل المثال عندما تزيد البكتيريا من جهاز المناعة لدينا أو تساعد في الهضم) أو مدمرة بشكل كبير .
طرق تحرك البكتيرياالسوط
أحد أكثر طرق نقل البكتيريا شيوعا هو مساعدة البواسير الرفيعة التي تشبه السوط والتي تمتد من جدران الخلايا لأنواع كثيرة من البكتيريا، وتحتوي بعض البكتيريا على سوط مفرد يشبه الذيل أو مجموعة صغيرة من السوط، وتدور بطريقة منسقة مثل المروحة على محرك القارب، لدفع الكائن الحي إلى الأمام .
الخطاف
تستخدم العديد من البكتيريا أيضا الزوائد المسماة pilli للتحرك على طول السطح، وهذه الدعامات التي يمكن أن تغطي سطح البكتيريا مثل الشعر الصغير تربط المستقبلات وتسحب البكتيريا للأمام عند التراجع، وتنشر بكتيريا مسببة للأمراض مثل السالمونيلا طريقة التنقل هذه عندما تتحرك على طول سطح الخلية البشرية بحثا عن مكان للحفر فيه .
الحصول على الدفء
مع عدم وجود الدماغ لتوفير الدافع يجب على البكتيريا بدلا من ذلك الاعتماد على الإشارات الكيميائية من بيئتها لتوفير قوة دافعة للتحرك هذه العملية، والمعروفة باسم الكيميائي وليست إجبارية تماما، وتستجيب البكتيريا ببساطة إلى الجرار وتسحب بيئتها لنقلها إلى أماكن مفيدة، وتتحرك بكتريا تتبع منبها كيميائيا (مثل المغذيات) بطريقة تعرف باسم “المشي العشوائي” مرة واحدة كل ثلاث ثواني تقريبا، وستتعثر البكتيريا المتحركة فجأة وهي فترة توقف قصيرة تسمح للكائن الحي بإعادة توجيه نفسه، وإذا كانت الإشارات الكيميائية على حق في المتابعة فستبدأ البكتيريا في التحرك على نفس المسار، وإذا لم يكن الأمر كذلك فسيغير المسار مما يؤدي إلى إنشاء مسار متعرج باتجاه وجهته .
الانضمام إلى الحشد
بعض البكتيريا لا تبحث فقط عن العناصر الغذائية إنها تسعى أيضا إلى البحث عن بعضها البعض، مثل الراقصات في الأداء حيث تتجمع هذه السلالات معا لإنشاء أنماط دوارة للحركة المنسقة، ويمكن أن تتجمع البكتيريا المجمعة أيضا لتشكيل غشاء حيوي ومصفوفة رقيقة من البكتيريا عالقة معا على السطح، ويمكن أن يكون للخلايا البكتيرية في الغشاء الحيوي خصائص غير موجودة عندما تتطور من تلقاء نفسها، ويعتقد أن تكوين الغشاء الحيوي قد يلعب دورا في العديد من الالتهابات البكتيرية التي تصيب البشر، ولقد غير اكتشاف واستكشاف هذه الأشكال من التعاون البكتيري كيف ينظر العلماء إلى هذه الكائنات، والتي يبدو أننا نعرفها أكثر شيئا بسيطا .
الانزيمات والبكتيريا
الآلاف من الإنزيمات تعزز العديد من ردود الفعل في أجسامنا، وكل منها يدعم حياتنا، وتعمل الإنزيمات على مواد كيميائية أخرى تسمى الركائز وتسريع التفاعلات الكيميائية التي تحول الركائز إلى منتجات، وللقيام بذلك يجب أن يجتمع الإنزيمات والركائز، وكان يعتقد في البداية أن الإنزيمات والركائز المراسلة لها تتلاشى عرضا في بعضها البعض، وتشير الكتب المدرسية القياسية إلى أنه من المفترض أن تتفاعل الإنزيمات والركائز بطريقة ما وهذا ما يحدث لتفاعلات التفاعل، ولقد حاول العلماء البحث في هذا الجزء “بطريقة ما” من هذه العملية، وبعد جمع الآلاف من الأحداث توصلوا إلى أن المشي في الإنزيمات متحيز بشكل عشوائي مما يعني أنها مجهرية الاتجاه، مثل البكتيريا ويفسر Ah-Young Jee أول مؤلف لهذه الدراسة ذلك .
الفرق بين حركة الانزيمات والبكتيريا
تعرف حركة بكتيريا السباحة باسم “الجري والسقطة، والجري والدوران والتكرار، ويتقدمون في اتجاه واحد ثم يغيرون الاتجاه بشكل عشوائي ويكررون، ومع ذلك في حين أن البكتيريا تتجه نحو الإمداد الغذائي، تتحرك الإنزيمات في اتجاه تركيز الركيزة الأقل، وتفتقر الجزيئات إلى قدرات صنع القرار، ولكن من المدهش أن تتحرك نحو المناطق ذات الركيزة الأقل، وفي الواقع تقدم الركيزة تحيز الاتجاه، وكلما زاد تركيز الركيزة الذي استخدمناه في التجربة كان هذا الاتجاه أقوى، ونحن نفترض أنه يمكن أن يكون وسيلة، ويقول البروفيسور تسفي تلاستي الذي قدم الفهم النظري لهذا البحث “يكون تركيز المنتج متجانسا حول الوسط حتى عندما لا يكون تركيز الركيزة” .
ونظرا لأن طول كل إنزيم يبلغ طوله حوالي 50 نانومترا فقط ، هناك حاجة إلى أجهزة دقيقة للغاية لقياس سرعتها واتجاهها، ونظر فريق البحث بقيادة ستيف جرانيك في الحركة الأنزيمية باستخدام تقنية الفحص المجهري فائقة الدقة، والمعروفة باسم التحليل الطيفي لارتباط مضان استنفاد الانبعاثات أو STED-FCS لفترة قصيرة .
تزيين الانزيمات
في طريقة FCS تم تزيين الإنزيمات بجزيئات الفلورسنت ويتم اكتشاف مرورها عبر نقطة صغيرة بواسطة شعاع الليزر، ويتم جمع المعلومات الإحصائية مثل عدد الإنزيمات التي تمر عبر النقطة وسرعتها (معدل الانتشار)، واستكمل الفريق FCS بتقنية STED واحدة من نقاط القوة في مركز البحوث هذا، ويركز STED شعاع الليزر في منطقة صغيرة للغاية مما يسمح بقياس أكثر دقة لموضع الإنزيمات، ويغطي شعاع الليزر FCS مساحة قطرها حوالي 250 نانومتر، أي ما يقرب من 25 ضعف قطر الإنزيم (10 نانومتر)، ويكون أكثر دقة لأنه يقلل من قطر الشعاع إلى 50 نانومتر، وهو ما يشبه المسافة من خطوة الإنزيم .
طرق تحرك البكتيرياالسوط
أحد أكثر طرق نقل البكتيريا شيوعا هو مساعدة البواسير الرفيعة التي تشبه السوط والتي تمتد من جدران الخلايا لأنواع كثيرة من البكتيريا، وتحتوي بعض البكتيريا على سوط مفرد يشبه الذيل أو مجموعة صغيرة من السوط، وتدور بطريقة منسقة مثل المروحة على محرك القارب، لدفع الكائن الحي إلى الأمام .
الخطاف
تستخدم العديد من البكتيريا أيضا الزوائد المسماة pilli للتحرك على طول السطح، وهذه الدعامات التي يمكن أن تغطي سطح البكتيريا مثل الشعر الصغير تربط المستقبلات وتسحب البكتيريا للأمام عند التراجع، وتنشر بكتيريا مسببة للأمراض مثل السالمونيلا طريقة التنقل هذه عندما تتحرك على طول سطح الخلية البشرية بحثا عن مكان للحفر فيه .
الحصول على الدفء
مع عدم وجود الدماغ لتوفير الدافع يجب على البكتيريا بدلا من ذلك الاعتماد على الإشارات الكيميائية من بيئتها لتوفير قوة دافعة للتحرك هذه العملية، والمعروفة باسم الكيميائي وليست إجبارية تماما، وتستجيب البكتيريا ببساطة إلى الجرار وتسحب بيئتها لنقلها إلى أماكن مفيدة، وتتحرك بكتريا تتبع منبها كيميائيا (مثل المغذيات) بطريقة تعرف باسم “المشي العشوائي” مرة واحدة كل ثلاث ثواني تقريبا، وستتعثر البكتيريا المتحركة فجأة وهي فترة توقف قصيرة تسمح للكائن الحي بإعادة توجيه نفسه، وإذا كانت الإشارات الكيميائية على حق في المتابعة فستبدأ البكتيريا في التحرك على نفس المسار، وإذا لم يكن الأمر كذلك فسيغير المسار مما يؤدي إلى إنشاء مسار متعرج باتجاه وجهته .
الانضمام إلى الحشد
بعض البكتيريا لا تبحث فقط عن العناصر الغذائية إنها تسعى أيضا إلى البحث عن بعضها البعض، مثل الراقصات في الأداء حيث تتجمع هذه السلالات معا لإنشاء أنماط دوارة للحركة المنسقة، ويمكن أن تتجمع البكتيريا المجمعة أيضا لتشكيل غشاء حيوي ومصفوفة رقيقة من البكتيريا عالقة معا على السطح، ويمكن أن يكون للخلايا البكتيرية في الغشاء الحيوي خصائص غير موجودة عندما تتطور من تلقاء نفسها، ويعتقد أن تكوين الغشاء الحيوي قد يلعب دورا في العديد من الالتهابات البكتيرية التي تصيب البشر، ولقد غير اكتشاف واستكشاف هذه الأشكال من التعاون البكتيري كيف ينظر العلماء إلى هذه الكائنات، والتي يبدو أننا نعرفها أكثر شيئا بسيطا .
الانزيمات والبكتيريا
الآلاف من الإنزيمات تعزز العديد من ردود الفعل في أجسامنا، وكل منها يدعم حياتنا، وتعمل الإنزيمات على مواد كيميائية أخرى تسمى الركائز وتسريع التفاعلات الكيميائية التي تحول الركائز إلى منتجات، وللقيام بذلك يجب أن يجتمع الإنزيمات والركائز، وكان يعتقد في البداية أن الإنزيمات والركائز المراسلة لها تتلاشى عرضا في بعضها البعض، وتشير الكتب المدرسية القياسية إلى أنه من المفترض أن تتفاعل الإنزيمات والركائز بطريقة ما وهذا ما يحدث لتفاعلات التفاعل، ولقد حاول العلماء البحث في هذا الجزء “بطريقة ما” من هذه العملية، وبعد جمع الآلاف من الأحداث توصلوا إلى أن المشي في الإنزيمات متحيز بشكل عشوائي مما يعني أنها مجهرية الاتجاه، مثل البكتيريا ويفسر Ah-Young Jee أول مؤلف لهذه الدراسة ذلك .
الفرق بين حركة الانزيمات والبكتيريا
تعرف حركة بكتيريا السباحة باسم “الجري والسقطة، والجري والدوران والتكرار، ويتقدمون في اتجاه واحد ثم يغيرون الاتجاه بشكل عشوائي ويكررون، ومع ذلك في حين أن البكتيريا تتجه نحو الإمداد الغذائي، تتحرك الإنزيمات في اتجاه تركيز الركيزة الأقل، وتفتقر الجزيئات إلى قدرات صنع القرار، ولكن من المدهش أن تتحرك نحو المناطق ذات الركيزة الأقل، وفي الواقع تقدم الركيزة تحيز الاتجاه، وكلما زاد تركيز الركيزة الذي استخدمناه في التجربة كان هذا الاتجاه أقوى، ونحن نفترض أنه يمكن أن يكون وسيلة، ويقول البروفيسور تسفي تلاستي الذي قدم الفهم النظري لهذا البحث “يكون تركيز المنتج متجانسا حول الوسط حتى عندما لا يكون تركيز الركيزة” .
ونظرا لأن طول كل إنزيم يبلغ طوله حوالي 50 نانومترا فقط ، هناك حاجة إلى أجهزة دقيقة للغاية لقياس سرعتها واتجاهها، ونظر فريق البحث بقيادة ستيف جرانيك في الحركة الأنزيمية باستخدام تقنية الفحص المجهري فائقة الدقة، والمعروفة باسم التحليل الطيفي لارتباط مضان استنفاد الانبعاثات أو STED-FCS لفترة قصيرة .
تزيين الانزيمات
في طريقة FCS تم تزيين الإنزيمات بجزيئات الفلورسنت ويتم اكتشاف مرورها عبر نقطة صغيرة بواسطة شعاع الليزر، ويتم جمع المعلومات الإحصائية مثل عدد الإنزيمات التي تمر عبر النقطة وسرعتها (معدل الانتشار)، واستكمل الفريق FCS بتقنية STED واحدة من نقاط القوة في مركز البحوث هذا، ويركز STED شعاع الليزر في منطقة صغيرة للغاية مما يسمح بقياس أكثر دقة لموضع الإنزيمات، ويغطي شعاع الليزر FCS مساحة قطرها حوالي 250 نانومتر، أي ما يقرب من 25 ضعف قطر الإنزيم (10 نانومتر)، ويكون أكثر دقة لأنه يقلل من قطر الشعاع إلى 50 نانومتر، وهو ما يشبه المسافة من خطوة الإنزيم .
