Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Istnieje przynajmniej jeden gatunek bakterii, który wyczuwa światło i wykorzystuje je do wzmacniania swojej zjadliwości (wirulencji).

Brucella abortus wywołuje u zwierząt brucelozę, zwaną u ludzi gorączką falującą czy maltańską (objawy przypominają grypę). Nie spodziewaliśmy się, że Brucella będzie w jakikolwiek sposób reagować na światło, bo i po co – opowiada Roberto Bogomolni, szef Wydziału Biochemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. Ale zaobserwowaliśmy, że światło aktywuje tę bakterię, a kiedy się tak stanie, wzrasta jej zjadliwość.

Bakterie dostosowują swoje zachowanie do środowiska. W ten sposób światło staje się ważnym sygnałem, który podpowiada im, gdzie się znajdują. Wykorzystują te dane, aby zadecydować, jak postąpić – tłumaczy współautor artykułu nt. badań, John Kennis z Vrije Universiteit w Amsterdamie.

Gdy Brucella zarazi człowieka lub zwierzę, znajduje się wewnątrz ciała, gdzie panują ciemności. Kiedy jednak zostanie wyrzucona z organizmu gospodarza, orientuje się, że przebywa w świecie zewnętrznym wypełnionym światłem. Musi zainfekować następną ofiarę, dlatego sygnał "Widzę światło" oznacza "Muszę znowu stać się zakaźna". Z tego powodu Brucella wytworzyła w toku ewolucji mechanizm, za pośrednictwem którego wykrycie światła uruchamia reakcję w zakresie wirulencji – dodaje Kennis.

Zdolność do wykrywania światła jest przez naukowców porównywana do bardzo prymitywnych oczu. Bogomolni wyjaśnia, czemu zdecydowano się na badanie fotowrażliwości u Brucelli. Okazało się, że wykryto w jej genomie domenę LOV, czyli "przepis" na białka, które u roślin odpowiadają za fototropizm (ruch w kierunku światła). Skrót LOV pochodzi od pierwszych liter angielskich słów oznaczających światło (light), tlen (oxygen) i napięcie (voltage). Zakodowane tu białka umożliwiają reagowanie na tego typu bodźce. U Brucelli światło aktywuje enzym zwany kinazą histydynową. Dzięki niemu bakteria zaczyna się szybko namnażać.

Brucella nie jest jedyną bakterią z białkami LOV. Mikrobiolodzy oceniają, że można je znaleźć u ok. 100 innych gatunków bakterii. Na razie nie wiadomo, jakie funkcje pełnią w ich przypadku. E. coli także dysponuje wrażliwym na światło białkiem. Nie znamy jeszcze jego roli, ale może ją informować, czy jest w, czy poza jelitem – tłumaczy Kennis.

Kinaza histydynowa występuje tylko u bakterii. Wyłączając geny regulujące jej wytwarzanie, można zapobiec namnażaniu i wzrostowi wirulencji, nie wyrządzając przy tym krzywdy ludziom ani zwierzętom.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mutacje prowadzące do rozwoju nowotworów mogą być wywołane obecnością bakterii powszechnie występującej w naszych jelitach. Naukowcy z Hubrecht Institute i Princess Maxima Center w Utrechcie przeprowadzili eksperymenty laboratoryjne podczas których modelowe ludzkie jelita poddali działaniu jednego ze szczepów E. coli. Okazało się, że obecność bakterii wywoływała pronowotworowe zmiany w DNA. Takie same zmiany odkryto w DNA osób cierpiących na raka jelita grubego.
      To pierwsze badania, podczas których wykazano istnienie bezpośredniego związku pomiędzy obecnością bakterii zamieszkujących nasze ciało a pojawieniem się zmian genetycznych prowadzących do nowotworu.
      Jednym z gatunków bakterii, które mogą być dla nas szkodliwe, jest E. coli. Okazuje się, że jeden z jej szczepów jest „genotoksyczny”. Szczep ten wydziela związek chemiczny o nazwie kolibaktyna, który może uszkadzać DNA komórek naszego organizmu. Od dawna podejrzewano, że genotoksyczne E. coli, obecne u 20% dorosłych, może przyczyniać się do rozwoju nowotworów.
      Okazuje się, że te genotoksyczne E. coli można... kupić w sklepie. Na rynku obecne są probiotyki zawierające ten genotoksyczny szczep E. coli. Niektóre z tych probiotyków są nawet używane podczas testów klinicznych. Należy jeszcze raz dokładnie przebadać ten szczep. Mimo, że może on przynosić pewne krótkoterminowe korzyści, to probiotyki te mogą doprowadzić do rozwoju nowotworu dziesiątki lat po ich zażyciu, mówi Hans Clevers z Hubrecht Institute.
      Dotychczas nie było wiadomo, czy bakterie obecne w jelitach mogą prowadzić do kancerogennych mutacji w DNA. Holenderscy uczeni wykorzystali organoidy jelitowe. Organoidy to komórki hodowane w specjalnych trójwymiarowych środowiskach, tworzące miniaturowa narządy będące uproszczonymi modelami prawdziwych narządów w organizmie.
      Organoidy te zostały podane działaniu genotoksycznego szczepu E. coli. Po pięciu miesiącach naukowcy przeanalizowali DNA komórek organoidów i zbadali mutacje spowodowane przez bakterie.
      Uczeni stwierdzili, że genotoksyczna E. coli wywołuje dwa jednocześnie występujące rodzaje mutacji. Jedną z nich była zamiana adeniny (A) w którąkolwiek inną zasadę z DNA, a drugą była utrata pojedynczej adeniny z długiego łańcucha adenin. Jednocześnie, w obu mutacjach adenina pojawiała się po przeciwnej stronie podwójnej helisy, w odległości 3–4 par zasad od zmutowanego miejsca.
      Holendrzy odkryli też mechanizm działania kolibaktyny. Okazało się, że związek ten ma zdolność do przyłączania dwóch adenin w tym samym czasie i ich wzajemnego sieciowania (cross-link). To było jak ułożenie puzzli do końca. Wzorzec mutacji, jaki obserwowaliśmy podczas naszych badań można dobrze wyjaśnić strukturą chemiczną kolibaktyny, stwierdza Cayetano Pleguezuelos-Manzano.
      Gdy już poznali sposób działania kolibaktyny, postanowili sprawdzić, czy ślady tego oddziaływania można znaleźć u pacjentów. Naukowcy przeanalizowali mutacje w ponad 5000 guzach nowotworowych reprezentujących różne rodzaje nowotworów. Okazało się, że jeden rodzaj nowotworu zdecydowanie się tutaj wyróżnia. W ponad 5% guzów raka jelita grubego było widać wyraźne ślady takiej właśnie mutacji, podczas gdy w innych rodzajach nowotworów były one obecne w mniej niż 0,1% guzów, mówi Jens Puschhof. Ślady takie znaleziono w przypadku takich nowotworów jak nowotwory jamy ustnej czy pęcherza. Wiadomo, że E. coli może infekować te organy. Chcemy zbadać, czy genotoksyczność tej bakterii może wpływać na rozwój nowotworów poza jelitem grubym.
      Badania te mają olbrzymie znaczenie dla zapobiegania nowotworom. Niewykluczone, że w przyszłości badanie na obecność genotoksycznych E. coli stanie się jedną z metod identyfikowania grup podwyższonego ryzyka, że uda się wyeliminować z jelit szkodliwy szczep E. coli, czy też, że pozwoli to na bardzo wczesną identyfikację choroby.
      Badania opisano na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przez 20 lat naukowcy badali, jak światło obraca się wokół osi podłużnej równoległej do kierunku jego ruchu. Powstaje jednak pytanie, czy może się ono poruszać w inny sposób. Teraz, dzięki urlopowi naukowemu dwóch akademików dowiedzieliśmy się, że światło może obracać się wzdłuż osi poprzecznej, prostopadłej do kierunku jego ruchu. Może więc przypominać przemieszczającą się trąbę powietrzną.
      Andy Chong i Qiwen Zhan z University of Dayton postanowili z czystej ciekawości zbadać kwestię ruchu światła. Wzięliśmy urlop naukowy, by w całości skupić się na tych badaniach. Dzięki temu dokonaliśmy naszego odkrycia, mówi Chong.
      Uczeni przyznają, że nie wiedzieli, czego szukają i co mogą znaleźć. To była czysta ciekawość. Czy możemy zrobić to, albo zmusić światło do zachowywania się tak, dodaje profesor Zhan, który specjalizuje się w elektrooptyce oraz fotonice i jest dyrektorem UD-Fraunhofer Joint Research Center.
      Gdy już stwierdziliśmy, że potrafimy to zrobić [wymusić obrót światła wzdłuż osi poprzecznej – red.], powstało pytanie co dalej, dodają uczeni.
      Na razie nikt nie wie co dalej, a odpowiedź na to pytanie z pewnością będzie przedmiotem dalszych badań zarówno uczonych z Dayton, jak i innych grup naukowych. Trudno w tej chwili stwierdzić, w jaki sposób można nowe zjawisko wykorzystać. Być może posłuży ono np. do opracowania technologii szybszego i bezpieczniejszego przesyłania danych. Obecnie tego nie wiemy. Ale jedynym ograniczeniem jest wyobraźnia badaczy, dodaje Zhan. Chong i Zhan już wiedzą, co będą badali w następnej kolejności. Najbardziej interesuje ich interakcja światła z różnymi materiałami. Chcemy lepiej zrozumieć, jak ten nowy stan światła w chodzi w interakcje z materiałami w czasie i przestrzeni, stwierdza Chong.
      Ze szczegółami odkrycia można zapoznać się na łamach Nature Photonics.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wyobraźmy sobie całkowicie elastycznego robota, który nie zawiera żadnych obwodów i jest napędzany światłem słonecznym, mówi Amos Meeks z Uniwersytetu Harvarda (SEAS) i główny autor najnowszych badań. Badań, których autorzy opracowali nowatorską całkowicie optyczną platformę obliczeniową. Taką, w której do obliczeń wykorzystuje się tylko i wyłącznie światło.
      W większości współczesnych systemów obliczeniowych wykorzystuje się twarde materiały, takie jak metalowe kable, półprzewodniki i fotodiody łączące elektronikę i światło, stwierdza Meeks. U podstaw wyłącznie optycznej platformy obliczeniowej leży chęć pozbycia się tych elementów i kontrolowanie światła za pomocą światła, dodaje.
      Tego typu platformy wykorzystują materiały nieliniowe, które zmieniają indeks refrakcyjny w reakcji na intensywność światła. Gdy światło przechodzi przez taki materiał, zwiększa się jego indeks refrakcyjny i w materiale pojawia się, generowany światłem, światłowód. Problem jednak w tym, że obecnie większość materiałów nieliniowych wymaga albo użycia potężnych laserów, albo też w wyniku oddziaływania światła na stałe zmieniają się ich właściwości.
      Naukowcy z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) we współpracy z uczonymi z McMaster University oraz University of Pittsburgh opracowali nowatorski materiał, który w reakcji na światło lasera o niskiej mocy zmiania swój indeks refrakcyjny zmniejszając i zwiększając swoje rozmiary, a zmiany te są odwracalne.
      Nowy materiał to hydrożel zbudowany z sieci polimerowej nasączonej wodą oraz z niewielkiej liczby spiropyranów, molekuł reagujących na światło.
      Gdy hydrożel zostaje oświetlony, nieco się kurczy i zmienia się jego indeks refrakcyjny. Po wyłączeniu światła żel powraca do oryginalnego kształtu. Gdy zaś hydrożel zostanie oświetlony przez wiele źródeł światła, wchodzą one w interakcje i wpływają na siebie. Na przykład promień A może blokować promień B, promień B może blokować promień A, oba mogą blokować się nawzajem lub oba mogą przez siebie przechodzić. Powstaje w ten sposób bramka logiczna.
      Mimo, że to oddzielne promienie, mogą na siebie wpływać. Możemy wyobrazić sobie, że w przyszłości taki sposób reakcji na światło może zostać wykorzystany do wykonywania obliczeń, mówi Kalaichelvi Saravanamuttu z McMaster University.
      Nauki materiałowe się zmieniają. Samoregulujące, adaptacyjne materiały zdolne do optymalizowania swoich właściwości w reakcji na otoczenie zastępują statyczne, nieefektywne energetycznie i zewnętrznie regulowane materiały. Zaprezentowany przez nas materiał, który kontroluje światło o niezwykle niskiej intensywności to kolejny pokaz nadchodzącej rewolucji technologicznej, dodaje profesor Joanna Aizenberg z SEAS.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Tufts University stworzono magnetyczne kompozyty elastomerowe, które poruszają się w różny sposób w odpowiedzi na światło. Z takich materiałów można by produkować wiele różnych urządzeń, od prostych silników i zaworów po ogniwa fotowoltaiczne samodzielnie kierujące się w stronę światła słonecznego.
      Znamy wiele naturalnych przypadków reakcji na światło. Wystarczy przypomnieć sobie kwiaty czy liście zwracające się w stronę słońca. Materiały, które zostały wykorzystane przez naukowców z Tufts wykorzystują temperaturę Curie, czyli granicę temperatury, przy której ferromagnetyk zmienia swoje właściwości. Zmiana temperatury powoduje utratę i odzyskanie właściwości magnetycznych. Biopolimery i elastomery wzbogacone ferromagnetykiem CrO2 po wystawieniu ich na działanie promienia lasera czy promieni słonecznych ogrzewają się, tracą właściwości magnetyczne, a gdy się schłodzą, odzyskują te właściwości. Materiały takie w odpowiedzi na obecność pola magnetycznego w zależności od kształtu, mogą wykonywać proste ruchy, jak zginanie się, zwijanie czy zwiększanie swojej powierzchni. Możemy połączyć te proste ruchy w bardziej złożone, jak pełzanie, chodzenie czy pływanie. A wszystko można kontrolować bezprzewodowo, za pomocą światła, mówi profesor Fiorenzo Omenetto.
      Zespół Omenetto zaprezentował działanie wspomnianych materiałów tworząc elastyczne chwytaki, które w odpowiedzi na światło łapały i puszczały przedmioty. Jedną z zalet takich materiałów jest fakt, że możemy selektywnie aktywować fragment ich struktury poprzez skoncentrowanie na nich światła, mówi jedna z autorek badań, Meng Li. I w przeciwieństwie do innych materiałów pobudzanych światłem, które bazują na ciekłych kryształach, nasze materiały mogą poruszać się od lub do źródła światła. Wszystko to pozwala na budowę zarówno dużych, jak i małych obiektów wykonujących złożone, skoordynowane ruchy, dodaje uczona.
      Naukowcy stworzyli prosty mechanizm, który nazwali „silnikiem Curie”. Materiał w kształcie okręgu został zamocowany na osi i umieszczony w pobliżu stałego magnesu. gdy na fragment okręgu padło światło lasera, utracił on właściwości magnetyczne, doszło do zaburzenia równowagi sił i okrąg się obrócił. Wówczas oświetlony dotychczas fragment znalazł się w cieniu, odzyskał właściwości magnetyczne, a utracił je fragment obok, który znalazł się w promieniu lasera. W ten sposób prosty silnik ciągle się obracał.
      Dobierając odpowiednio kształt materiału, właściwości światła i pola magnetycznego, możemy teoretycznie uzyskać bardziej złożone i precyzyjne ruchu, jak zwijanie i rozwijanie, przełączanie zaworów w mikrokanalikach z płynami, możemy napędzać silniki w skali nano i wiele innych rzeczy, mówi Omenetto.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na fińskim Aalto University uzyskano kondensat Bosego-Einsteina stworzony ze światła i plazmonów powierzchniowych. Ich wzajemne oddziaływanie tworzy polarytony plazmonów powierzchniowych.
      Przed niemal stu laty Einstein i Bose przewidzieli, że prawa mechaniki kwantowej mogą spowodować, iż duże grupy cząstek mogą zachowywać się tak, jakby były jedną cząstką. Zjawisko to nazwano kondensacją Bosego-Einsteina. Pierwszy kondensat tego typu udało się uzyskać dopiero w 1995 roku.
      Kondensaty uzyskiwano już wielokrotnie i w różnych konfiguracjach, jednak naukowcy ciągle nad nimi pracują. Chcą bowiem uzyskiwać je szybciej, w wyższych temperaturach i mniejszej skali. Mają bowiem nadzieję na praktyczne ich wykorzystanie. Z kondensatu Bosego-Einsteina można by stworzyć ekstremalnie małe źródło światła, które niezwykle szybko będzie przetwarzało dane.
      Fińscy uczeni poinformowali o stworzeniu kondensatu Bosego-Einsteina ze światła i elektronów poruszających się na powierzchni złotych nanopręcików. W przeciwieństwie do większości wcześniej uzyskiwanych kondensatów ten z Aalto, jako że złożony jest głównie ze światła, pojawia się w temperaturze pokojowej, nie trzeba całości schładzać do temperatur bliskich zera absolutnego.
      Korzystając ze współczesnych metod produkcyjnych jesteśmy w stanie w łatwy sposób uzyskać macierz z nanopręcików. W ich pobliżu można skupiać światło na bardzo małych powierzchniach, mniejszych nawet od długości fali światła w próżni. Te właściwości dają nam interesujące perspektywy dla przyszłych badań i zastosowań praktycznych nowego kondensatu, mówi profesor Päivi Törmä.
      Głównym problemem związanym z nowym rodzajem kondensatu jest fakt, że błyskawicznie się on pojawia i znika. Z naszych wyliczeń wynika, że czas jego życia jest liczony w pikosekundach, wyjaśnia doktorant Antti Moilanen. Naukowcy musieli więc wymyślić sposób na udowodnienie istnienia czegoś, co znika po bilionowych części sekundy. Wpadli na pomysł, by zmusić kondensat do poruszania się. Kondensat powoduje, że złote nanopręciki emitują światło. Obserwując to światło możemy badać zmiany kondensatu w czasie, dodaje Tommi Hakala. Emitowane światło jest podobne do światła laserowego. Możemy zmieniać odległości pomiędzy nanopręcikami, co pozwala nam na zdecydowanie, czy mamy do czynienia z kondensacją Bosego-Einsteina czy z pojawieniem się zwykłego światła laserowego. To są dwa bardzo zbliżone zjawiska fizyczne, a kluczowym jest możliwość odróżnienia ich od siebie. Oba nadają się też do odmiennych zastosowań, mówi profesor Törmä.
      Światło laserowe i kondensacja Bosego-Einsteina dają jasne promienie, jednak koherencje światła mają różne właściwości. To zaś wpływa na sposób, w jaki można manipulować światłem w zależności od wymaganych zastosowań. Kondensat pozwala na uzyskiwanie niezwykle krótkich impulsów światła, które mogą zostać wykorzystane do szybkiego przekazywania i przetwarzania informacji.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...