Cel uitzonderlijk nauwkeurig
Biologische systemen, zoals bacteriën en menselijke cellen, kunnen chemische concentraties met een ongekende precisie meten en daarmee adequaat op hun omgeving reageren. Onderzoekers van het FOM-instituut AMOLF in Amsterdam hebben ontdekt hoe cellulaire systemen deze metingen verrichten en ook dat dit met een grotere nauwkeurigheid gebeurt dan tot nu werd aangenomen.
Alle levende cellen moeten kunnen reageren op signalen uit hun omgeving. Dat geldt voor bacteriën die voedsel zoeken of menselijke cellen die zich differentiëren tot bijvoorbeeld een hersencel. Deze signalen bestaan uit concentraties van moleculen. Cellen meten de concentraties via receptoreiwitten op hun oppervlak die de moleculen binden.
Precisie ondanks verstoringen
De metingen worden echter verstoord omdat de moleculen op willekeurige tijden bij de receptoreiwitten aankomen en vervolgens niet altijd aan de receptoreiwitten binden: het binden is een kansproces. Om de concentratie van de moleculen toch nauwkeurig te meten, moeten de cellen de ruis er zoveel mogelijk uit filteren. Dit doen cellen door meerdere metingen te verrichten en deze vervolgens te middelen.
Voor wetenschappers was het niet duidelijk hoe de cellen de middeling uitvoerden. Ze gingen er van uit dat cellen elke meting hetzelfde gewicht in de middeling toekenden. De onderzoekers van AMOLF hebben nu echter ontdekt dat cellen de verschillende metingen een ander gewicht in de middeling geven. Ze hebben ook aangetoond dat dit de veronderstelde fundamentele limiet, voor de nauwkeurigheid waarmee concentraties gemeten kunnen worden, verhoogt. Cellen kunnen dus concentraties veel preciezer meten dan voorheen was aangenomen.
