Trayectorias de muestra de los caminos recorridos por c\u00e9lulas de Myxococcus xanthus marcadas con fluorescencia que se acumulaban en mont\u00edculos. Las trayectorias se superponen a una imagen fluorescente en la que los agregados aparecen en blanco. Cr\u00e9dito: C. Cotter\/UGA <\/p>\n
La biolog\u00eda est\u00e1 llena de ejemplos de comportamiento colectivo, desde bandadas de p\u00e1jaros y colonias de bacterias hasta card\u00famenes de peces y multitudes de personas. En un estudio con implicaciones desde la oncolog\u00eda hasta la ecolog\u00eda, investigadores de la Universidad de Rice y la Universidad de Georgia demostraron que la ciencia de datos puede revelar pistas sutiles sobre los or\u00edgenes individuales del comportamiento colectivo. <\/p>\n
Cuando un grupo de individuos se mueve en sincron\u00eda, pueden crear patrones como la bandada de p\u00e1jaros o \u00abla ola\u00bb en un estadio deportivo que ning\u00fan individuo podr\u00eda crear. Si bien estos comportamientos emergentes pueden ser fascinantes, puede ser dif\u00edcil para los cient\u00edficos concentrarse en las acciones individuales que los provocan.<\/p>\n
\u00abLos comportamientos emergentes se ven al mirar al grupo en lugar de al individuo\u00bb, dijo El bioingeniero de arroz Oleg Igoshin, un biof\u00edsico te\u00f3rico que ha pasado casi 20 a\u00f1os estudiando el comportamiento emergente en las c\u00e9lulas, ya sean bacterias cooperativas, c\u00e9lulas cancerosas u otras.<\/p>\n
En un estudio publicado en l\u00ednea esta semana en la revista mSystems de la Sociedad Estadounidense de Microbiolog\u00eda , Igoshin y el ex alumno de Rice, Zhaoyang Zhang, desarrollaron un m\u00e9todo para evaluar qu\u00e9 aspectos del comportamiento individual dan lugar a un comportamiento emergente.<\/p>\n
Para ilustrar tanto la dificultad como la importancia de comprender estas contribuciones individuales al grupo colectivo, Igoshin utiliza el ejemplo del c\u00e1ncer metast\u00e1sico, donde un grupo de c\u00e9lulas con una mutaci\u00f3n particular se mueve hacia la superficie de un tumor para que puedan desprenderse y formar un nuevo tumor en otro lugar.<\/p>\n
\u00abLa mayor\u00eda de estas c\u00e9lulas no logran escapar del tumor original, y la pregunta es, \u00bfqu\u00e9 determina cu\u00e1les tendr\u00e1n \u00e9xito?\u00bb. pregunt\u00f3 Igoshin, profesor de bioingenier\u00eda y cient\u00edfico principal en el Centro de F\u00edsica Biol\u00f3gica Te\u00f3rica de Rice. \u00ab\u00bfQu\u00e9 propiedad es una se\u00f1al de emergencia? \u00bfEs qu\u00e9 tan r\u00e1pido se mueven? \u00bfCu\u00e1nto tiempo se mueven antes de cambiar de direcci\u00f3n? Tal vez sea la frecuencia con la que se detienen. O podr\u00eda ser una combinaci\u00f3n de varias se\u00f1ales, cada una de las cuales es demasiado d\u00e9bil para provocan la aparici\u00f3n por s\u00ed mismas, pero que act\u00faan para reforzarse entre s\u00ed\u00bb.<\/p>\n
Como grupo, las c\u00e9lulas cancerosas potencialmente metast\u00e1sicas comparten algunos rasgos y habilidades clave, pero como individuos, su desempe\u00f1o puede variar. Y en una gran poblaci\u00f3n de c\u00e9lulas, estas diferencias de rendimiento pueden ser tan marcadas como las que existen entre los atletas ol\u00edmpicos y los sedentarios. Sobre todo, es esta variaci\u00f3n natural en el desempe\u00f1o individual, o heterogeneidad, lo que hace que sea tan dif\u00edcil concentrarse en los comportamientos individuales que contribuyen a los comportamientos emergentes, dijo Igoshin.<\/p>\n
\u00abIncluso para las c\u00e9lulas en un sistema gen\u00e9ticamente homog\u00e9neo tumor, si observa a los individuos, habr\u00e1 una distribuci\u00f3n, cierta heterogeneidad en el desempe\u00f1o que surge de algunos individuos que se desempe\u00f1an un 50 % por encima del promedio y otros un 50 % por debajo del promedio\u00bb, dijo. \u00abEntonces, la pregunta es: ‘Con todo este ruido de fondo, \u00bfc\u00f3mo podemos encontrar las tendencias d\u00e9biles o las se\u00f1ales asociadas con la emergencia?'\u00bb.<\/p>\n
En una colonia hambrienta de Myxococcus xanthus, las bacterias se agregan en mont\u00edculos (naranja) como un precursor de la formaci\u00f3n de esporas. Cr\u00e9dito: Trance Gemini\/Wikimedia Commons <\/p>\n
Igoshin dijo que el nuevo m\u00e9todo incorpora ciencia de datos para superar algunas debilidades del modelado tradicional. Al completar sus modelos con datos experimentales sobre los movimientos de las c\u00e9lulas individuales, Igoshin dijo que \u00e9l y Zhang, quien recibi\u00f3 su Ph.D. de Rice en mayo, simplific\u00f3 la b\u00fasqueda de comportamientos individuales que influyen en los comportamientos grupales.<\/p>\n
Para demostrar la t\u00e9cnica, se asociaron con Lawrence Shimkets, cuyo laboratorio en la Universidad de Georgia (UGA) ha pasado a\u00f1os recopilando datos sobre los comportamientos individuales y grupales de la bacteria cooperativa del suelo Myxococcus xanthus.<\/p>\n
\u00abSon microbios depredadores, pero son m\u00e1s peque\u00f1os que muchas de las cosas que comen\u00bb, dijo Igoshin sobre M. xanthus. \u00abTrabajan juntos, como una especie de manada de lobos, para rodear a su presa y producir los qu\u00edmicos que la matar\u00e1n y digerir\u00e1n fuera de sus cuerpos, convirti\u00e9ndola en mol\u00e9culas que son lo suficientemente peque\u00f1as para que las ingieran\u00bb.<\/p>\n
Durante momentos de estr\u00e9s, como cuando la comida escasea, M. xanthus exhibe una forma de comportamiento emergente que se ha estudiado durante d\u00e9cadas. Al igual que las filas de autos que fluyen hacia una ciudad en hora punta, se juntan para formar mont\u00edculos densamente poblados que son lo suficientemente grandes como para verlos a simple vista. La formaci\u00f3n de mont\u00edculos es un paso inicial en el proceso de formaci\u00f3n de esporas resistentes y duraderas que pueden restablecer la colonia cuando mejoran las condiciones.<\/p>\n
En un estudio anterior, Chris Cotter de UGA, coautor del nuevo estudio y un estudiante graduado en el grupo de Shimkets, rastre\u00f3 los comportamientos individuales de las c\u00e9lulas de tipo salvaje y colabor\u00f3 con Igoshin para desarrollar un modelo basado en datos que descubre los comportamientos celulares que son clave para la agregaci\u00f3n. En el nuevo estudio, Cotter y Zhe Lyu, ex investigador postdoctoral de la UGA ahora en el Baylor College of Medicine en Houston, recopilaron datos de formaci\u00f3n de mont\u00edculos de mezclas de tres cepas de M. xanthus: un tipo salvaje natural y dos mutantes. Por s\u00ed solos, los mutantes eran incapaces de formar mont\u00edculos. Pero cuando un n\u00famero significativo de c\u00e9lulas de tipo salvaje se mezcl\u00f3 con los mutantes, fueron \u00abrescatados\u00bb, lo que significa que se integraron con el colectivo y participaron en la construcci\u00f3n de mont\u00edculos.<\/p>\n
\u00abUno de los mutantes es completamente rescatado mientras que el otro solo es rescatado parcialmente, y el objetivo es entender c\u00f3mo funciona el rescate\u00bb, dijo Igoshin. \u00abCuando aplicamos la metodolog\u00eda, vimos varias cosas que fueron inesperadas. Por ejemplo, para el mutante que se rescat\u00f3 por completo, es de esperar que se comporte normalmente, lo que significa que todas sus propiedades, sus velocidades y sus comportamientos ser\u00e1n exactamente iguales a los del tipo salvaje. . Pero ese no es el caso. Lo que encontramos fue que el mutante se desempe\u00f1\u00f3 mejor de lo normal en algunos aspectos y peor en otros. Y esos se compensaron entre s\u00ed para que pareciera estar comport\u00e1ndose normalmente\u00bb.<\/p>\n
Emergente Los comportamientos en M. xanthus son ejemplos cl\u00e1sicos bien estudiados. Adem\u00e1s de mostrar que su m\u00e9todo puede revelar algunos de los misterios del comportamiento de M. xanthus, Igoshin dijo que el nuevo estudio indica que el m\u00e9todo puede usarse para investigar otros comportamientos emergentes, incluidos los implicados en enfermedades y defectos de nacimiento.<\/p>\n
\u00abTodo lo que necesitamos son datos sobre individuos y datos sobre el comportamiento emergente, y podemos aplicar este m\u00e9todo para preguntar si un tipo espec\u00edfico de comportamiento individual contribuye al comportamiento emergente colectivo\u00bb, dijo. \u00abNo importa qu\u00e9 tipo de c\u00e9lula sea, y creo que incluso podr\u00eda aplicarse para estudiar animales en modelos ecol\u00f3gicos. Por ejemplo, los ecologistas que estudian la migraci\u00f3n de una especie a un nuevo territorio suelen recopilar datos de seguimiento por GPS. En principio , con suficientes datos sobre el comportamiento individual, deber\u00eda poder aplicar este enfoque para estudiar comportamientos colectivos a nivel de reba\u00f1o\u00bb. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Las bacterias \u00absociales\u00bb cooperan para buscar alimento y sobrevivir en condiciones adversas M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Zhaoyang Zhang et al. Los modelos basados en datos revelan comportamientos de c\u00e9lulas mutantes importantes para la agregaci\u00f3n mixobacteriana, mSystems (2020). DOI: 10.1128\/mSystems.00518-20<\/p>\n Christopher R. Cotter et al. El modelado basado en datos revela comportamientos celulares que controlan la autoorganizaci\u00f3n durante el desarrollo de Myxococcus xanthus, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2017). DOI: 10.1073\/pnas.1620981114 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Actas de la Academia Nacional de Ciencias <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Trayectorias de muestra de los caminos recorridos por c\u00e9lulas de Myxococcus xanthus marcadas con fluorescencia que se acumulaban en mont\u00edculos. Las trayectorias se superponen a una imagen fluorescente en la que los agregados aparecen en blanco. Cr\u00e9dito: C. Cotter\/UGA La biolog\u00eda est\u00e1 llena de ejemplos de comportamiento colectivo, desde bandadas de p\u00e1jaros y colonias de … Continuar leyendo \u00abCuando muchos act\u00faan como uno solo, los modelos basados en datos pueden revelar comportamientos clave\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-31934","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31934","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31934"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31934\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31934"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31934"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31934"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}