Los científicos han examinado en detalle la estructura que usan las bacterias para tomar decisiones

Los biólogos de la Universidad de Illinois presentaron un informe sobre el mecanismo de las bacterias responsables de la quimiotaxis , una reacción motora causada por estímulos externos. La estructura de esta estructura, que recuerda vagamente a los órganos sensoriales y al sistema nervioso de los organismos, se ha estudiado en detalle a nivel molecular.

Las bacterias pueden moverse hacia sustancias que les resultan atractivas (por lo general, son nutrientes: azúcares, aminoácidos) y alejarse de las sustancias repelentes (ácidos grasos, alcoholes). Al mismo tiempo, las bacterias son muy sensibles y pueden responder a los cambios en la concentración de sustancias en un 0.1%. Además, los receptores bacterianos pueden responder a la luz.

"Hay miles de receptores en la superficie de la bacteria que escanean el ambiente y le dicen a la bacteria qué hacer", explica el profesor Klaus Schulten. El proceso se asemeja al funcionamiento de los órganos sensoriales en los animales superiores, con la excepción del hecho de que las bacterias no tienen un sistema nervioso central. Sin embargo, no solo pueden responder a estímulos externos, sino también utilizar el mecanismo de la memoria vestigial, que les permite sobrevivir.

Los receptores de superficie transmiten información a una capa más profunda de proteínas, llamada quinasa, que interpreta los datos obtenidos, con base en los cuales le da a los comandos "continuar moviéndose" o "cambiar de dirección". En el último caso, esta quinasa transfiere el comando químico a otra quinasa, que controla directamente el movimiento del flagelo bacteriano.

Los primeros intentos de estudiar los principios de funcionamiento de la estructura molecular antes mencionada utilizando microscopios electrónicos y cristalografía se encontraron con las imperfecciones de estas tecnologías, en particular, su baja resolución. Los autores del trabajo crearon una tecnología que le permite limpiar las proteínas clave de la estructura y combinarlas para que se recojan en capas delgadas. Como resultado, fue posible obtener imágenes tridimensionales claras tanto de su disposición espacial como de la interacción entre ellas.

Un complejo de simulación por computadora especialmente desarrollado, que trabajó en la supercomputadora Blue Waters, construyó un modelo tridimensional del sistema basado en simulaciones de las reacciones de cada átomo en la estructura y los datos obtenidos por varios métodos. El modelo resultante explica en detalle la interacción entre las partes de la estructura quimiosensorial.

Una vista nueva y mejorada de cómo funciona la estructura proporciona muchas respuestas y plantea muchas preguntas nuevas. Cómo pasa la señal de los receptores a la quinasa, el esquema de interacción de todos los componentes del sistema de quimiotaxis, todo esto queda por estudiar. Schulten compara este proceso de cognición con el estudio de relojes mecánicos complejos.

"Para comprender el funcionamiento de un sistema mecánico, necesitamos descubrir su estructura", dice. - Cuando abrimos el reloj y vemos cómo están conectados los engranajes entre sí, podemos comenzar a reflexionar sobre el principio del reloj. Y ya sabemos cómo están conectados los engranajes en el "cerebro" de las bacterias ".

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