由AMOLF 信用:CC0公共领域 为了生存和繁荣，活细胞不断响应和适应环境的变化
为此，他们开发了与最好的人造传感设备相媲美的传感系统
然而，这些系统能够多精确地测量化学物质的浓度仍然知之甚少
AMOLF的研究人员现在已经开发了一种理论，可以预测使这些系统的传感精度最大化的最佳设计
对实验数据的分析表明，细菌E的传感系统
coli遵循他们理论所预测的设计原则
AMOLF团队在eLife杂志上展示了他们的工作
活细胞，包括寻找食物的细菌和在胚胎内分化的细胞，不断对环境中的信号做出反应
这些信号通常是某些物种——蛋白质或食物分子——的化学浓度
细胞已经开发了专用的传感系统，使它们能够测量这样的化学浓度
像任何信息处理设备一样，构建和操作蜂窝传感系统也需要资源
构建系统需要组件，处理信息需要时间，可靠地处理信息需要能量
然而，这些资源如何限制传感性能还不清楚
细菌大肠杆菌传感系统的测量图像
大肠（杆）菌的
这些颜色显示了参与化学传感过程的两种蛋白质的活性
图片由Johannes Keegstra和Tom Shimizu提供(eLife 20176:e27455) AMOLF的研究人员现在已经发展了一种理论，使他们能够预测细胞传感系统的最佳设计
给定对蜂窝资源可用性的约束，这种优化设计最大化了感测精度
该理论允许研究人员预测达到所需的传感精度需要多少能量和多少蛋白质，以及这如何取决于环境中信号波动的速度和强度
研究人员将他们的理论应用于生物学中最具特征的传感系统，大肠杆菌的趋化性系统
大肠（杆）菌的
很久以前就已经知道，这种系统可以检测极小的浓度变化，这种变化在细菌的体长上不到百万分之一
测量如此浅的浓度梯度非常具有挑战性
作者的理论预测
尽管如此，大肠杆菌仍能做到这一点，因为它的传感系统设计得非常完美，没有浪费资源
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