Бактерии тоже умеют «танцевать», если попадают в соединенные микрополости

Исследователи из Технологический университет, Дельфта, Нидерланды обнаружили, что бактерии кишечной палочки могут синхронизировать свои движения, создавая порядок в кажущихся случайными биологических системах. Поймав отдельные бактерии в микроинженерные круглые полости и соединив их узкими каналами, команда наблюдала скоординированное движение бактерий. Уровень синхронизации бактерий можно использовать скрининга антибиотиков.
Бактерии тоже умеют «танцевать», если попадают в соединенные микрополости
Иногда бактерии кишечной палочки строят сложные кластеры, как на этом рисунке, а иногда танцуют. Википедия
Публика, хлопающая в ритм, светлячки, мигающие в унисон, или стаи скворцов, двигающиеся как одно целое (это явление называется красивым словом «мурмурация»), — синхронизация является природным явлением, наблюдаемым в различных системах и масштабах. Впервые синхронизация была описана Христианом Гюйгенсом в XVII веке и наглядно продемонстрирована на примере синхронизации качания маятниковых часов, расположенных на одной стене. Теперь исследователи показали, что даже бактерии кишечной палочки — одноклеточные организмы длиной всего несколько микрометров — демонстрируют это явление.

Исследователи из Технологический университет, Делфт, Нидерланды обнаружили, что бактерии кишечной палочки могут синхронизировать свои движения, создавая порядок в кажущихся случайными биологических системах.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Поймав отдельные бактерии в микроинженерные круглые полости и соединив их узкими каналами, команда наблюдала скоординированное движение бактерий. Уровень синхронизации бактерий можно использовать скрининга антибиотиков. Исследование опубликовано в журнале Small.

Схема исследования.
Схема исследования.
Delft University of Technology

Соавтор работы Фарбод Алиджани говорит: «Наблюдение за синхронным танцем бактерий не только демонстрирует красоту природы, но и углубляет наше понимание микроскопических истоков самоорганизации мельчайших живых организмов».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Синхронизированное движение

Команда ученых добилась этой микросинхронизации с помощью точно сконструированных микрополостей, в которые попадают отдельные бактерии кишечной палочки (Escherichia coli). Внутри этих круглых полостей бактерии начали демонстрировать вращательное движение, напоминающее колебание маятниковых часов. Соединив две такие полости крошечным каналом, исследователи заметили, что через некоторое время две бактерии начали синхронизировать свои движения.

«Эта синхронизация происходит из-за гидродинамических взаимодействий, вызванных движением бактерий в соединенной системе», — объясняет Алиджани. Команда количественно оценила силу этой связи и обнаружила, что согласованное движение бактерий соответствует универсальным математическим правилам синхронизации.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Сети координированного движения

Полученные результаты являются многообещающими и открывают путь к созданию микроинструментов, способных вызывать неконтролируемые колебания и синхронизацию в бактериальных системах. Такие инструменты могут помочь ученым изучить подвижность и координацию бактерий в замкнутых средах, что позволит лучше понять жизнедеятельность микроорганизмов.

Сейчас команда исследует более сложные системы, соединяя несколько полостей для формирования сетей синхронизированных бактерий. «Мы хотим выяснить, как ведут себя эти сети и сможем ли мы создать еще более сложные динамические структуры», — добавляет Алиджани.

Хотя это исследование носит в основном фундаментальный характер, потенциальные возможности его применения весьма обширны. «Это может даже обеспечить новый подход к скринингу лекарств, например, путем измерения изменений потока жидкости и сил, вызванных движением бактерий до и после введения антибиотиков», — предполагает Алиджани.