Μπορείτε να φάτε κελιά; Το μοντέλο υπολογιστών προβλέπει ποιοι οργανισμοί είναι ικανοί για φαγοκυττάρωση

Ένα νέο μοντέλο υπολογιστή μπορεί να προβλέψει ποιοι οργανισμοί είναι ικανοί για φαγοκυττάρωση - τη διαδικασία με την οποία τα κύτταρα κατακλύζουν τα στερεά σωματίδια. Η προσέγγιση βασίζεται στη μηχανική μάθηση για τον εντοπισμό χαρακτηριστικών που σχετίζονται με τη φαγοκυττάρωση, όπως η παρουσία συγκεκριμένων πρωτεϊνών ή γονιδίων.

Η φαγοκυττάρωση είναι μια θεμελιώδης βιολογική διαδικασία που είναι ζωτικής σημασίας για διάφορες λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της ανοσίας και της πρόσληψης θρεπτικών ουσιών. Είναι ευρέως διαδεδομένο σε διαφορετικούς οργανισμούς, αλλά η παρουσία ή η απουσία του μπορεί να διαφέρει ακόμη και μεταξύ των στενά συνδεδεμένων ειδών. Επομένως, η κατανόηση της εξελικτικής προέλευσης και των οδηγών της φαγοκυττάρωσης είναι απαραίτητη για την κατανόηση της ποικιλομορφίας της ζωής.

Το νέο μοντέλο, που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας του Σαν Ντιέγκο, παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για την εξερεύνηση αυτού του θέματος. Συνδυάζει τεχνικές εκμάθησης μηχανών με εξελικτικές αναλύσεις για τον εντοπισμό βασικών παραγόντων που σχετίζονται με τη φαγοκυττάρωση σε ένα ευρύ φάσμα οργανισμών.

Για να εκπαιδεύσουν το μοντέλο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα σύνολο δεδομένων με πάνω από 2.500 οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων, των αρχαίων, των αντιστροφών και των ζώων. Εξήγαγαν γενετικές, βιοχημικές και φαινοτυπικές πληροφορίες για κάθε οργανισμό και χρησιμοποιούσαν αλγόριθμους μηχανικής μάθησης για τον εντοπισμό μοτίβων και χαρακτηριστικών που σχετίζονται με τη φαγοκυττάρωση.

Το μοντέλο προέβλεψε επιτυχώς την παρουσία ή την απουσία φαγοκυττάρωσης σε διαφορετικούς οργανισμούς με υψηλή ακρίβεια. Επίσης, αποκάλυψε βασικά εξελικτικά γεγονότα και προσαρμογές που σχετίζονται με την εμφάνιση και τη διαφοροποίηση της φαγοκυττάρωσης.

Οι ερευνητές εντόπισαν ένα σύνολο 10 πρωτεϊνών και 10 γονιδίων που συνδέονται έντονα με τη φαγοκυττάρωση. Αυτές οι πρωτεΐνες εμπλέκονται σε διάφορες κυτταρικές διεργασίες, όπως η αναδιαμόρφωση της μεμβράνης, η κυτταροσκελετική δυναμική και οι οδοί σηματοδότησης. Τα γονίδια εμπλέκονται κυρίως στη ρύθμιση της έκφρασης των πρωτεϊνών που σχετίζονται με τη φαγοκυττάρωση.

Το μοντέλο προβλέπει ότι η φαγοκυττάρωση εξελίχθηκε ανεξάρτητα σε διαφορετικές γενεές, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων, της αρχαιότητας, των αντιστροφών και των ζώων. Αυτό υποδηλώνει ότι η φαγοκυττάρωση προέκυψε ως αποτέλεσμα της συγκλίνουσας εξέλιξης, που οδηγείται από τα πιθανά οφέλη της για την πρόσληψη θρεπτικών ουσιών και την άμυνα κατά των παθογόνων.

Συνολικά, το νέο μοντέλο υπολογιστή παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη της εξέλιξης και της ποικιλομορφίας της φαγοκυττάρωσης. Μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό πιθανών φαγοκυτταρικών οργανισμών, να καθοδηγήσει τις πειραματικές έρευνες και να ρίξει φως στην ευρύτερη εξελικτική ιστορία αυτής της κρίσιμης βιολογικής διαδικασίας.