Dzień dobry, chciałbym przedstawić kogoś niezwykłego, kto zamieszkuje wody przybrzeżne Hawajów. Jest to Euphorbia squid, niewielka ośmiornica, która żyje nocą i zbliża się do powierzchni, by uniknąć drapieżników.
Kamuflaż w jasne noce
Gdy staje przed zagrożeniem, stworzenie to musi pozostać niezauważone, co bywa trudne w jasne noce. Dlatego cephalopoda wykształciła specjalną relację z bakteriami ryby Ali, które zamieszkują jej organ.
Specjalny organ i selekcja mikrobów
Ośmiornica wyewoluowała organ, w którym aktywnie lokalizuje i wypełnia go bakteriami tego gatunku, filtrować je z wody morskiej. Mówiąc wprost, jest ich bardzo, bardzo mało, około jednej bakterii na 3 ml wody.
Ten organ produkuje śluz, który utrudnia przetrwanie konkurencji, a ryba Ali Vib dostarcza koktajl odżywczych aminokwasów i cukrów, doprawiając je wolnymi rodnikami, z którymi te pożądane bakterie radzą sobie znacznie lepiej niż inne mikroorganizmy.
Bioluminescencja jako nagroda
W zamian za taką gościnę, nagradzają się bioluminescencją, co jest dla nich ważne. Bardzo kosztowne, ponieważ zużywają około 20% swoich zasobów energetycznych. Dodatkowo ośmiornica może kontrolować, ile światła generują bakterie, dostosowując je do tego, jak jasne są gwiazdy na niebie.
Problem z próbami w laboratorium
Jednak naukowcy napotkali fundamentalny problem. Gdy próbowali badać bioluminescencję, okazało się, że po pobraniu próbki z organu, muchy nie chciały świecić, przynajmniej nie od razu, ponieważ były zaopatrywane we wszystkie niezbędne składniki odżywcze.
Czucie quorum i demokratyczne wybory
Okazuje się, że przed Ali zaczyna bioluminescencję, otrzymują odpowiednie wyniki takiego specyficznego referendum, które jest stale przeprowadzane bez przerwy. Myślisz, że demokratyczne wybory to coś, co mają tylko ludzie. Nic nie mogłoby być bardziej mylące.
Techicznie nazywamy to czuciem quorum. Jestem po prostu tak zaznajomiony z językiem polskim, który również nie jest szeroko rozpoznawany. Mam na myśli słowo quorum, tak, krowa. Nazwa może już ujawnić niektórym, co jest kluczowe dla wyniku tego głosowania.
Frekwencja jako klucz do sukcesu
Najważniejsza rzecz tutaj to w rzeczywistości frekwencja. Zjawisko ukryte za nazwą czucie quorum odpowiada bakteriom w pierwszej kolejności pytanie, ilu z nas jest, czy raczej czy mamy ich wystarczająco dużo, aby zmienić nasze zachowanie.
Kalkulacja zysków i strat
Bakterie są w stanie kontrolować, jak duża jest ich populacja, i dopiero przy odpowiedniej gęstości uruchamiają produkcję luciferyny i luciferyny do świecenia. Dlaczego nie robią tego cały czas? Jest to kwestia kalkulacji zysków i strat, ponieważ z punktu widzenia pojedynczej bakterii koszt produkcji związków chemicznych jest zawsze taki sam.
Jednak bez wystarczająco dużej kolonii całkowity efekt w tym przypadku świecenia będzie nieznaczny, biorąc pod uwagę stale wysokie koszty z punktu widzenia takiego pojedynczego mikroba.
Wielofunkcyjność czucia quorum
Czucie quorum kontroluje zachowania bakteryjne takie jak wydzielanie toksyn, tworzenie biofilmu, produkcja antybiotyków, poziomy transferu genów, konkurencja, tworzenie zarodników i wiele, wiele więcej. Zwiększanie lub zmniejszanie aktywności konkretnych genów to jedno z pierwszych raportów o czymś zwanym czuciem quorum.
Przez ponad dekadę społeczność naukowa traktuje ten mechanizm jako jeden z najważniejszych przykładów symbiozy, który można wykorzystać do dalszych badań nad relacjami między organizmami.