_ Life's insiders: decodificarea endosimbiozei cu matematică

Endosimbioza, relația intimă și pe termen lung în care un organism trăiește în interiorul altuia, este o piatră de temelie a vieții așa cum o cunoaștem noi și o cheie pentru apariția vieții complexe pe Pământ. Multe dintre misterele din jurul endosimbiozei sunt greu de abordat folosind doar abordări empirice.

Într-un eseu recent publicat în PLOS Biology, o echipă de cercetători de la Universitatea Umeå descrie modul în care modelele matematice pot avansa cercetarea endosimbiozei.

Endosimbioții sunt peste tot: în celulele noastre, mitocondriile generează cea mai mare parte a energiei noastre, plantele se bazează pe cloroplaste pentru fotosinteză și multe insecte nu se pot reproduce fără endosimbioții lor. Acesta este, totuși, doar vârful aisbergului când vine vorba de endosimbioze.

„Relațiile endosimbiotice sunt incredibil de diverse și complexe. De exemplu, noi cercetări au arătat că endosimbioții pot determina dacă embrionii pot fi formați cu succes. , și chiar ghidează dezvoltarea embrionară”, spune Lucas Santana Souza, cercetător postdoctoral la Universitatea Umeå și coautor al articolului din PLOS Biology.

În ciuda omniprezentei lor, endosimbiozele pot fi dificil de studiat.

„Luați în considerare originea mitocondriilor din celulele noastre. Era un organism separat, dar printr-o endosimbioză care a avut loc cu sute de milioane de ani în urmă, a devenit o parte crucială a întregii vieți complexe. Cu toate acestea, nu putem studiază acest eveniment străvechi și rar reproducându-l în laborator sau mergând înapoi în timp – avem nevoie de alte moduri, iar modelele matematice sunt un instrument excelent”, spune Eric Libby, profesor asociat la Departamentul de Matematică și Statistică Matematică.

Modelele matematice ne pot ajuta să înțelegem modul în care diferiți factori afectează interacțiunile dintre endosimbioți și gazdele lor. În eseu, autorii arată cum aceste modele pot genera idei și pot completa cercetările din lumea reală. Ei indică, de asemenea, întrebări importante pentru investigații suplimentare.

Un astfel de exemplu este legat de corali și endosimbioții lor, de o relevanță deosebită în prezent, deoarece evenimentele de albire a coralilor cresc la nivel mondial din cauza valurilor de căldură crescute. În albirea coralilor, coralul își expulzează endosimbioții și își pierde capacitatea de a genera hrană, ceea ce poate duce la moartea acestuia.

Interesant, coralii își pot schimba endosimbioții pe cei care le îmbunătățesc capacitatea de a rezista valurilor de căldură. Acesta este unul dintre domeniile de cercetare de care coautorul studiului Adriano Bonforti, cercetător postdoctoral la Universitatea Umeå, este cel mai interesat.

„Puzzleul este să înțelegem când coralii ar trebui să-și modifice comunitatea endosimbiotică astfel încât un tip de Endosymbiontul devine dominant asupra celorlalți, modificând astfel răspunsul coralului la efectorii de stres. Modelele matematice pot sugera motive probabile pentru când și cum ar trebui să se schimbe coralii. p>

Autorii susțin, de asemenea, un argument pentru o colaborare sporită între cercetătorii în endosimbioză. Ei fac paralele între relațiile endosimbiotice și interacțiunea dintre modelatori matematici și experimentaliști. Ambele au abordări și medii diferite, dar rezultatul colaborării lor poate fi enorm de fructuos, potrivit acestora.

„Gândește-te la modelatori ca la parteneri benefici, inspirându-se și punând întrebări interesante din bogatele descoperiri empirice. În în acest context, modelatorii contribuie prin simplificarea conceptelor complexe, descoperirea proceselor fundamentale și deschiderea de noi căi de explorare. Cu acest eseu, sperăm să construim o punte mai puternică între ambele domenii și să indicăm direcții fructuoase pentru cercetarea endosimbiotică”, spune Lucas Santana Souza.

(Fluierul)