Skip to main content
Global

4.2: חישת מניין

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208191

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    סוג אחר של התנהגות קהילתית ברמה החד-תאית כרוך בהתנהגות המכונה חישת מניין. זהו תהליך שבו אורגניזמים יכולים לחוש את הצפיפות של אורגניזמים אחרים בסביבתם הקרובה. כל פרט מפריש מולקולה, אליה הם יכולים גם להגיב; תגובת האורגניזם למולקולה זו תלויה בריכוז המולקולה המופרשת והיא לא לינארית. אז איך נראית תגובה לא לינארית? ככל שריכוז מולקולות האיתות עולה, קיים ריכוז נפרד, המכונה ריכוז הסף; מתחת לריכוז הסף התאים (או האורגניזמים) אינם משנים את התנהגותם בתגובה לתרכובת המופרשת. כאשר תאים או אורגניזמים נמצאים בצפיפות נמוכה, ריכוז מולקולת האיתות לעולם אינו עולה על ריכוז הסף. עם זאת, ככל שצפיפות האורגניזמים ליחידת נפח עולה, ריכוז המולקולה עולה על ריכוז הסף ודברים מעניינים מתחילים לקרות; ישנם שינויים בהתנהגות, הקשורים לעיתים קרובות לשינויים בביטוי הגנים (נשקול מה זה אומר בדיוק בהמשך) 117.

    דוגמה קלאסית למספר התנהגויות חישה שיתופיות ומניין מסופקת על ידי החיידקים הימיים הפולטים אור Vibro fischeri. אלה חיידקים ימיים היוצרים קשר סימביוטי עם הדיונון Euprymna scolopes 118. בדיונונים אלה, חיידקי V. fischeri מתיישבים איבר מיוחד המכונה איבר קל. הדיונון משתמש באור הנפלט מאיבר זה כדי לבלבל ולהסתתר מפני טורפיו שלו בזמן שהוא ציד את טרפו. אמנם ישנם שלבים רבים בתהליך הקולוניזציה, והוויסות שלו מורכב, אך נשקול רק כמה כדי לציין כיצד התנהגויות שיתופיות בין החיידקים הן קריטיות. לצורך ההתיישבות של איברי האור של הדיונון, חיידקי V. fisherei חייבים להיקשר לאזור ספציפי של הדיונון הצעיר. כשהם מתחלקים, הם חשים בנוכחות שכניהם ומתחילים להפריש מולקולות היוצרות מטריצה דביקה - זה מוביל להיווצרות אגרגט מיוחד של תאים (המכונה ביופילם) החיוני לחיידקים ליישב את איברי האור של הדיונון. בתוך הביופילם, החיידקים רוכשים את היכולת לעקוב אחר אותות כימיים המיוצרים על ידי תאי איבר האור של הדיונון. החיידקים שוחים (בתהליך המכונה כימוטקסיס) לעבר האותות הללו, ובכך נכנסים ומתיישבים את איברי האור.

    החיידקים באיברי האור פולטים אור באמצעות תגובה המערבת את מולקולת הלוציפרין. מערכת תגובה זו כוללת תגובות כימיות מצומדות שונות (נשקול בפירוט מסוים את התרמודינמיקה של תגובות כאלה בחלק הבא של הקורס) והיא מזורזת (כלומר, מואצת) על ידי החלבון לוציפראז. חלבון הלוציפראז מקודד על ידי אחד הגנים של החיידקים (תפקידו המקורי הוצע להיות ב"ניקוי רעלים של נגזרות החמצן המזיקות" 119. בהתחשב בכך שחיידקים קטנים, אתה יכול לדמיין שמעט מאוד אור ייפלט מחיידק יחיד. אם היה רק מספר קטן של חיידקים בתוך איבר האור, זה לא היה יעיל לבצע את התגובה הפולטת אור. התגובה הפולטת אור מתרחשת רק כאשר מספר החיידקים בתוך איבר אור הופך גבוה מספיק. אבל איך החיידקים יודעים שהם נמצאים בנוכחות מספר מספיק של שכנים? כאן נכנסת לתמונה חישת מניין. מולקולה המופרשת על ידי החיידק מווסתת את מרכיבי תגובת האור. בריכוזים גבוהים של חיידקים, ריכוז המולקולה המופרשת עולה מעל סף, והחיידקים מגיבים על ידי הפעלת מערכת פליטת האור שלהם.

    מערכות דומות מבחינה מכנית מעורבות במגוון תהליכים כולל יצירת רעלים, גורמי ארסיות ואנטיביוטיקה המכוונת נגד סוגים אחרים של אורגניזמים. אלה מיוצרים רק כאשר צפיפות החיידק עולה מעל ריכוז סף. זה מבטיח שכאשר נוצרת מולקולה יקרה ביולוגית, היא יעילה - כלומר, היא מיוצרת ברמה גבוהה מספיק כדי לבצע את תפקידה המיועד. ניתן להשיג רמות גבוהות אלה רק באמצעות התנהגויות שיתופיות בהן מעורבים אנשים רבים.

    תורמים וייחוסים