Resolution of Conflicting Signals at the Single-Cell Level in the Regulation of Cyanobacterial Photosynthesis and Nitrogen Fixation
Notice bibliographique
Résumé
Unicellular, diazotrophic cyanobacteria temporally separate dinitrogen (N2) fixation and photosynthesis to prevent inactivation of the nitrogenase by oxygen. This temporal segregation is regulated by a circadian clock with oscillating activities of N2 fixation in the dark and photosynthesis in the light. On the population level, this separation is not always complete, since the two processes can overlap during transitions from dark to light. How do single cells avoid inactivation of nitrogenase during these periods? One possibility is that phenotypic heterogeneity in populations leads to segregation of the two processes. Here, we measured N2 fixation and photosynthesis of individual cells using nanometer-scale secondary ion mass spectrometry (nanoSIMS) to assess both processes in a culture of the unicellular, diazotrophic cyanobacterium Crocosphaera watsonii during a dark-light and a continuous light phase. We compared single-cell rates with bulk rates and gene expression profiles. During the regular dark and light phases, C. watsonii exhibited the temporal segregation of N2 fixation and photosynthesis commonly observed. However, N2 fixation and photosynthesis were concurrently measurable at the population level during the subjective dark phase in which cells were kept in the light rather than returned to the expected dark phase. At the single-cell level, though, cells discriminated against either one of the two processes. Cells that showed high levels of photosynthesis had low nitrogen fixing activities, and vice versa. These results suggest that, under ambiguous environmental signals, single cells discriminate against either photosynthesis or nitrogen fixation, and thereby might reduce costs associated with running incompatible processes in the same cell.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».