Los biólogos saben desde hace tiempo que las bacterias crecen más rápido y más grandes cuando la calidad de los nutrientes mejora, un principio en fisiología microbiana conocido como la "ley de crecimiento", que describe la relación entre el tamaño celular promedio de las bacterias y la rapidez con que crecen.
Pero la ley de crecimiento tiene un agujero importante: no puede explicar por qué las bacterias se dividen cuando alcanzan un cierto tamaño crítico, sin importar la cantidad o la cantidad de nutrientes disponibles.
Sin embargo, al aplicar modelos matemáticos a una gran cantidad de experimentos en los que se inhibe el crecimiento bacteriano, un equipo de físicos, biólogos y bioingenieros de la Universidad de California en San Diego descubrió la razón de esto y en el proceso desarrolló una "ley de crecimiento general" queexplica el origen de estas idiosincrasias de fisiología bacteriana.
Los investigadores detallaron sus logros en un artículo publicado en la edición de esta semana de la revista Biología actual .
"Hace unos años, nos propusimos hacer experimentos extensos de inhibición del crecimiento para probar la ley de crecimiento utilizando el organismo modelo Escherichia coli", dijo Suckjoon Jun, profesor asistente de física y biología molecular en la Universidad de California en San Diego, quien dirigió elesfuerzo de investigación ". Tal vez no sea tan sorprendente, la ley de crecimiento original no pudo explicar los cambios en el tamaño celular bajo inhibición del crecimiento. El tamaño celular aumentó o disminuyó según el método de inhibición. A veces, el tamaño celular no cambió en absoluto a pesar de la inhibición significativa del crecimiento"
Jun y sus colegas descubrieron que cuando las células comenzaron a replicar su material genético en preparación para la división celular, el tamaño celular permaneció notablemente constante a pesar de los muchos procesos genéticos y cambios en la célula, como la síntesis de proteínas y ADN, la síntesis de la pared celular y la forma de la célula.
"Nos dimos cuenta de que este tamaño de célula invariable representa una unidad fundamental de recursos celulares necesarios para comenzar el crecimiento y el ciclo celular, o el 'motor' de un automóvil, por así decirlo", dijo Jun. "Esta 'célula unitaria' esEl elemento fundamental del tamaño de la celda, y el tamaño de la celda, es la suma de todas las células unitarias invariables para cualquier condición de crecimiento, explicando el origen de la ley de crecimiento ".
Jun dijo que el desarrollo de técnicas de muestreo de células de alto rendimiento y métodos genéticos como la "interferencia CRISPR" hizo posible que su equipo extrajera grandes cantidades de datos fisiológicos de 10 millones de células bacterianas en sus experimentos de inhibición del crecimiento.
"Esto permitió estadísticas detalladas y confiables, y condujo a un modelado cuantitativo que hizo predicciones comprobables experimentalmente, lo que nos ayudó a comprender los datos a un nivel más profundo", agregó. "Esto complementa el principio inesperado 'sumador' que descubrimos algunoshace años que."
Jun dijo que este proceso fue similar a la forma en que el astrónomo danés Tycho Brahe, al recopilar mejores datos de las órbitas planetarias, pudo convencer al astrónomo alemán Johannes Kepler hace cuatro siglos de que las órbitas planetarias, cuyo origen es la gravedad, eran elipsesy no círculos
"El modelo elíptico de Kepler no dijo nada acerca de los orígenes físicos de las elipses, pero su modelado cinemático fue un punto de partida esencial para el trabajo de Newton sobre dinámica 50 años después", dijo Jun. "No sabemos si la biología sigue los pasos dela historia de la física, pero se acumulan ejemplos de que algunas ramas de la biología se están convirtiendo en una ciencia tan cuantitativa como la física ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Kim McDonald. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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