Всеки път, когато вземете душ, можете да видите как малки капчици вода се комбинират, за да образуват по-големи капки.
До изследователи от университета в Ерланген -Нюрнберг (Университет Фридрих-Александър в Ерланген-Нюрнберг, FAU), Центърът по физика и медицина на Макс Планк (Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, MPZPM) и Институтът по физика на сложните системи. Макс Планк в Дрезден (Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme, MPI-PKS) успя да разработи статистически модел, който да опише образуването, динамиката и механиката на такива клетъчни колонии.
Когато бактериите завладеят нови територии, единедна от първите им задачи е да се обединят и образуват микроскопични колонии. В тези общности микроорганизмите са по-добре защитени от външни сили, антибиотици и други негативни влияния, отколкото поотделно. Следователно в този си вид те са по-опасни за хората и другите организми. Това се отнася и за гонококите (Neisseria gonorrhoeae), които в рамките на няколко часа образуват клъстери от сферични клетки върху човешката кожа (слуз), състоящи се от няколко хиляди едноклетъчни организми.
Подобно на много други бактерии, Neisseriagonorrhoeae имат дълги, подвижни нишковидни процеси - пие. Те ги използват за прикрепване към повърхности и придвижване. Те помагат на бактериите да взаимодействат помежду си и да се свързват, за да образуват колонии. Под микроскоп този процес наподобява сливането на водни капчици.
Сега изследователи от Ерланген и Дрезден са успели да опишат математически това поведение на N. gonorrhoeae. Кредит: Hui-Shun Kuan / FAU.
В съвместен проект, ръководен от постдокHui-Shun Kuan (FAU), Wolfram Penisch (Cambridge University Postdoc), професор Франк Юличър (MPI-PKS) и професор Василий Забурдаев, ръководител на Катедрата по естествени науки на FAU са разработили теория за описание на тези процеси, използвайки методи на статистическата физика. Те използват силите, действащи между бактериите чрез пили, като отправна точка за техния модел. По този начин те успяха да реконструират математически развитието на колониите. Процесът е подобен на кондензация на течност или разделяне на две фази като вода и масло. Когато броят на бактериите на единица площ надхвърли определена граница, те спонтанно се комбинират и образуват плътно петно, заобиколено само от няколко отделни клетки.
Тези клетъчни капчици са вискоеластични:те реагират еластично на бърза деформация и се движат като вискозна течност за дълъг период от време. Подходящото поведение, което проявяват, зависи от това дали мрежата от преплетени триони има време да се възстанови. Моделът на изследователите показва централната роля на тези нишковидни проекции в образуването на колонии и как те определят техните механични свойства.
Получените резултати могат да бъдат обобщени, както иизползва се за описване на механиката и динамиката на плътните натрупвания на клетки като солидни тумори или тъкан. По този начин теорията може да помогне на лекарите да идентифицират потенциални цели за забавяне или дори спиране на образуването на бактериални колонии или тумори с нови активни вещества.
Бактериални видове Neisseria gonorrhoeae,причинителят на полово предаваната гонорея образува големи колонии от няколко хиляди клетки в рамките на няколко часа. Кредит: Никълъс Би / Бруклин колеж
Прочетете още
Аборт и наука: какво ще се случи с децата, които ще раждат
Учените разработват нов тип оптичен квантов компютър
Име на растение, което не се страхува от изменението на климата. Храни милиард души
Вид грам-отрицателни диплококи от рода Neisseria. Те причиняват гонорея - антропонна венерическа инфекция, характеризираща се с гнойно възпаление на лигавиците, по-често на пикочно-половата система.
Postdoc е изследовател, който е получил кандидат / доктор или успешно е защитил докторска степен и иска да продължи академична кариера.
Терминът "твърда формация" (рак) се среща презонкологията доста често. Това е името на туморна формация, която се формира от собствени елементи или други клетки и има ясни форми и граници. Поразителната им черта е ясната локализация и разделянето на две категории: доброкачествени и злокачествени.