U novom istraživanju koje je objavio Biophisical Reports, istraživači sa Državnog univerziteta Florida i Državnog univerziteta u Klivlendu izneli su matematički model koji objašnjava kako bakterije komuniciraju unutar većeg ekosistema. Razumevanjem kako ovaj proces funkcioniše, istraživači mogu predvideti koje akcije mogu izazvati određene reakcije životne sredine bakterijske zajednice.
„Uobičajeno, modeli bakterija u sintetičkim okruženjima uključuju mnogo, mnogo jednačina koje opisuju mnogo, mnogo stvari, ali nisu bili zaista fleksibilni za različite primene“, rekao je koautor Bhargav Karamched, docent na Odseku za matematiku FSU i Institut za molekularnu biofiziku. „Ono što smo moji saradnici i ja uradili je da kreiramo fleksibilan matematički model koji se može primeniti na različite eksperimentalne postavke.
Modeli poput onog koji je razvio Karamchedov tim pomažu da se predvidi kako te bakterijske zajednice koordiniraju aktivnosti, omogućavajući dizajnerima da prilagode parametre zajednice, kao što su veličine populacije različitih vrsta bakterija ili petlje povratnih informacija, i prilagode ih za različite svrhe. Na primer, u populaciji od dve vrste bakterija, posedovanje više jedne vrste bakterija može biti opasno za organizam domaćina, dok više drugih može biti od koristi. Dobijanje prave mešavine je ključno, a modeli pomažu istraživačima da dizajniraju i analiziraju bakterijske zajednice koje stvaraju.
„Ono što trenutno nedostaje sintetičkoj biologiji su ovi opšti, fleksibilni modeli koji su spremni za prodaju“, rekao je Karamčed. „Ovo možda neće obuhvatiti sve detalje u zajednici bakterija, ali i dalje obuhvata opšti okvir onoga što se dešava. Naučnici i inženjeri to mogu koristiti da uporede sa svojim eksperimentalnim radom i krenu napred.“
Istraživači su takođe testirali svoj model u odnosu na prethodno objavljeno istraživanje koje je ispitivalo kako bakterije komuniciraju kroz velike prostorne praznine. Prethodno istraživanje je pokazalo da je bakterijama potrebna samo pozitivna povratna sprega da bi signalizirale jedna drugoj. Ali model Karamčeda i njegovih saradnika predviđa da brzina proizvodnje signalnih molekula takođe mora biti unutar određenog opsega da bi se ostvarila koordinacija.
„Ovaj model postavlja osnovu za širok spektar budućih eksperimenata koji testiraju različite interakcije deformacija i geometrije“, rekao je koautor Šon Rajan, vanredni profesor na Odseku za matematiku i statistiku i ko-direktor Centra za primenjenu analizu podataka i modeliranje na državnom univerzitetu u Klivlendu.
Rajan Godin, bivši student Državnog univerziteta u Klivlendu i sadašnji student doktorskih studija hemijskog inženjerstva na Državnom univerzitetu u Ajovi, bio je glavni autor ovog rada.
