Notícies Notícies

Torna a la pàgina principal
Vés enrere

Descobreixen una nova forma de comportament complex en comunitats bacterianes

Descobreixen una nova forma de comportament complex en comunitats bacterianes

L’estudi publicat a la revista PNAS, mostra un comportament dinàmic dels bacteris, que els acosta a d’altres sistemes més complexos.

22.08.2018

Un equip d’investigadors liderat per Jordi Garcia-Ojalvo, director del Laboratori de Dinàmica de Sistemes Biològics de la UPF, ha identificat un nou comportament dinàmic en comunitats bacterianes, similar al d’altres sistemes complexos com el cervell o comunitats socials.

En aquest treball publicat a PNAS, els científics han estudiat comunitats de bacteris Bacillus subtilis, conegudes de forma genèrica com a biofilms, que coexisteixen en condicions d'estrès i són notablement resistents i difícils d'eradicar.

Han descobert que les colònies de bacteris comencen a oscil·lar de forma abrupta quan el biofilm supera una mida determinada. Aquest requeriment d’una mida mínima és característic de fenòmens emergents, com ara el desenvolupament d’un brot epidèmic en una població, que requereix un nombre mínim d’infectats, o la generalització de l’ús d’una tecnologia quan se sobrepassa un nombre crític d’usuaris.

Els investigadors han identificat un nou comportament dinàmic en comunitats bacterianes, similar al d’altres sistemes complexos

L’anàlisi d’un model matemàtic senzill, juntament amb experiments de microscòpia i microfluídica, ha mostrat que els biofilms es veuen sotmesos a una transició discontínua entre un estat de creixement constant i un de creixement oscil·latori, que el mateix equip de científics ja va descriure en un article al 2015 com un mecanisme per fer front a la manca de nutrients causada pel creixement del biofilm.

Les oscil·lacions són un exemple de comportament dinàmic que es dona en molts tipus de sistemes complexos. Es produeixen al batec rítmic del cor, als cicles econòmics o a les oscil·lacions climàtiques. “La transició abrupta cap a les oscil·lacions que hem observat ara permetria a la comunitat de bacteris fer front de manera eficient a situacions d’estrès per manca de nutrients, per exemple”, explica Rosa Martinez-Corral, la primera autora de l’article.

Han descobert que les colònies de bacteris comencen a oscil·lar de forma abrupta quan el biofilm supera una mida determinada

Fins i tot abans del punt de transició, han vist que pertorbacions com ara la reducció temporal de nutrients poden produir oscil·lacions, el que es coneix com a biestabilitat. Aquest comportament és similar al que té lloc quan es grava informació en memòries magnètiques, on els estats 0 i 1 d’un bit coexisteixen, i poden passar d’un a l’altre mitjançant una pertorbació externa. En el cas dels biofilms, un dels estats correspondria al creixement constant i l’altre al creixement oscil·latori.

“Sovint, l’estat d’un sistema varia qualitativament com a resultat de canvis en algun dels factors que en regulen el seu comportament, i és, per tant, essencial conèixer com es poden produir aquests tipus de transicions, tal i com s’ha vist en aquest estudi”, diu Jordi Garcia-Ojalvo, catedràtic de Biologia de Sistemes del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (DCEXS). “Aquest fet assenyala la importància d’estudiar sistemes simples per entendre aquests tipus de fenòmens en sistemes més complexos”, conclou.

Treball de referència:

Rosa Martinez-Corral, Jintao Liu, Gurol Suel, and Jordi Garcia-Ojalvo. Bistable emergence of oscillations in structured cell populations. PNAS, August 2018  https://doi.org/10.1073/pnas.1805004115

Escolta els protagonistes

Escucha a los protagonistas

Listen to the key figures

Categories:

Per a més informació

Notícia publicada per:

Unitat de Comunicació i Projecció Institucionals

93 542 21 00

[email protected]

Para más información

Noticia publicada por:

Unidad de Comunicación y Proyección Institucionales

93 542 21 00

[email protected]

For more information

News published by:

Institutional Communication and Promotion Unit

93 542 21 00

[email protected]