生物科学门户网站
BIO1000.COM

使细菌漂浮在上游的公式

细菌可以逆流而行 - 这通常是一个严重的问题,例如当它们在水管或医用导管中扩散时。他们如何设法做到这一点直到现在还不清楚。一个国际研究团队,包括TU Wien(维也纳)的AndreasZöttl,能够回答这个问题:

在实验和数学计算的帮助下,发现了一个描述这种惊人的细菌运动行为的所有重要方面的公式。这可以通过设计特殊的管表面来防止或至少减缓细菌的传播。结果现已发表在Nature Communications杂志上。在物理学和生物学之间

许多类型的细菌,如大肠杆菌,在水中经常会成为健康危害,在小鞭尾巴的帮助下四处移动。“这与鱼的运动完全不同,”维也纳科技大学理论物理研究所的AndreasZöttl说。“鱼感觉到当前的方向,可以决定在特定的方向游泳。细菌更简单。它们的行为可以通过非常基本的物理定律来解释。”

细菌通常积聚在被液体溢出的表面上 - 这可能是清洁不良的淋浴间,污水管甚至导管。“细菌在这些表面上的行为特别有趣,”AndreasZöttl说道,“因为事实证明,直接在表面上,细菌经常会逆流流动。因此它们不会被污水冲走。 ,但他们向上游移动。“与斯坦福大学,牛津大学和巴黎ESPCI的同事一起,AndreasZöttl开始寻找这种效应的物理解释。

理论与实验

AndreasZöttl使用数学方法:他计算了细菌如何在流动的液体中对齐和旋转,流动如何与鞭毛的运动相互作用以及由此产生的运动可能性。“这导致了显着的结果,即根据流动的强度,存在不同的,明显可区分的运动类型,”AndreasZöttl解释道。

在缓慢的电流中,细菌只是旋转一圈,在某一点上它们开始逆着流动方向移动。在更强的电流中,它们在表面上来回振荡,或者它们分成两个不同的组,它们在不同的方向上移动。使用单一的数学公式,可以解释一系列细菌运动模式。

与此同时,巴黎开发了新的技术方法,用特殊控制的显微镜测量单个细菌的运动 - 这些测量结果显示了理论计算之前显示的完全相同的清晰可辨类型的运动。“这告诉我们,我们的理论是正确的,”AndreasZöttl说。“特别好的是,结果非常稳健:它们不依赖于任何细节,因此我们的配方可以应用于许多不同类型的细菌。”甚至可以用新理论正确描述在细胞浆中漂浮的DNA链。

该团队希望新获得的细菌运动理解能够让他们找到防止细菌移动的方法。“未来,有可能为导管配备特定的几何表面结构,以防止细菌逆流流动,”AndreasZöttl希望如此。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。