Κάθε φορά που κάνετε ντους, μπορείτε να δείτε πώς μικρές σταγόνες νερού συνδυάζονται για να σχηματίσουν μεγαλύτερες σταγόνες.
Σε ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Erlangen -Νυρεμβέργη (Πανεπιστήμιο Friedrich-Alexander του Ερλάνγκεν-Νυρεμβέργη, FAU), το Κέντρο Φυσικής και Ιατρικής Max Planck (Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, MPZPM) και το Ινστιτούτο για τη Φυσική των Σύνθετων Συστημάτων. Ο Max Planck στη Δρέσδη (Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme, MPI-PKS) ήταν σε θέση να αναπτύξει ένα στατιστικό μοντέλο για να περιγράψει τον σχηματισμό, τη δυναμική και τη μηχανική τέτοιων κυτταρικών αποικιών.
Όταν τα βακτήρια κατακτούν νέες περιοχές, έναένα από τα πρώτα τους καθήκοντα είναι να ενωθούν και να σχηματίσουν μικροσκοπικές αποικίες. Μέσα σε αυτές τις κοινότητες, οι μικροοργανισμοί προστατεύονται καλύτερα από εξωτερικές δυνάμεις, αντιβιοτικά και άλλες αρνητικές επιδράσεις παρά μεμονωμένα. Επομένως, σε αυτή τη μορφή είναι πιο επικίνδυνα για τους ανθρώπους και άλλους οργανισμούς. Αυτό ισχύει και για τους γονόκοκκους (Neisseria gonorrhoeae), οι οποίοι μέσα σε λίγες ώρες σχηματίζουν συστάδες σφαιρικών κυττάρων στο ανθρώπινο δέρμα (βλέννα), που αποτελούνται από πολλές χιλιάδες μονοκύτταρους οργανισμούς.
Όπως πολλά άλλα βακτήρια, η NeisseriaΟι gonorrhoeae έχουν μακρές, κινητές νηματοειδείς διεργασίες - έπιναν. Τα χρησιμοποιούν για να στερεώνονται σε επιφάνειες και να μετακινούνται. Βοηθούν τα βακτήρια να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και να συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν αποικίες. Κάτω από ένα μικροσκόπιο, αυτή η διαδικασία μοιάζει με τη συνένωση των σταγονιδίων νερού.
Ερευνητές από την Erlangen και τη Δρέσδη κατάφεραν να περιγράψουν μαθηματικά αυτήν τη συμπεριφορά του Ν. Gonorrhoeae. Πίστωση: Hui-Shun Kuan / FAU.
Σε ένα κοινό έργο με επικεφαλής ένα postdocΟ Hui-Shun Kuan (FAU), ο Wolfram Penisch (Πανεπιστήμιο Cambridge Postdoc), ο καθηγητής Frank Yulicher (MPI-PKS) και ο καθηγητής Vasily Zaburdaev, επικεφαλής του Τμήματος Μαθηματικών Φυσικών Επιστημών της FAU έχουν αναπτύξει μια θεωρία για να περιγράψουν αυτές τις διαδικασίες χρησιμοποιώντας μεθόδους στατιστικής φυσικής. Χρησιμοποιούν τις δυνάμεις που δρουν μεταξύ των βακτηρίων μέσω του πηλού ως αφετηρία για το μοντέλο τους. Έτσι, κατάφεραν να αναδημιουργήσουν μαθηματικά την ανάπτυξη των αποικιών. Η διαδικασία είναι παρόμοια με συμπύκνωση υγρού ή διαχωρισμό δύο φάσεων όπως νερό και λάδι. Όταν ο αριθμός των βακτηρίων ανά μονάδα επιφάνειας υπερβαίνει ένα ορισμένο όριο, συνδυάζονται αυθόρμητα και σχηματίζουν ένα πυκνό σταγονίδιο που περιβάλλεται από λίγα μόνο μεμονωμένα κύτταρα.
Αυτά τα σταγονίδια κυττάρων είναι ιξωδοελαστικά:ανταποκρίνονται ελαστικά στην ταχεία παραμόρφωση και κινούνται σαν ένα ιξώδες υγρό για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η κατάλληλη συμπεριφορά που επιδεικνύουν εξαρτάται από το εάν ο ιστός των συνυφασμένων πριονιών έχει χρόνο να ξαναχτίσει. Το μοντέλο των ερευνητών δείχνει τον κεντρικό ρόλο αυτών των νηματοειδών προεξοχών στο σχηματισμό αποικιών και πώς καθορίζουν τις μηχανικές τους ιδιότητες.
Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται μπορούν επίσης να γενικευθούνχρησιμοποιείται για να περιγράψει τη μηχανική και τη δυναμική των πυκνών συστάδων κυττάρων, όπως συμπαγών όγκων ή ιστών. Έτσι, η θεωρία μπορεί να βοηθήσει τους γιατρούς να εντοπίσουν πιθανούς στόχους για επιβράδυνση ή ακόμη και διακοπή του σχηματισμού βακτηριακών αποικιών ή όγκων με νέες δραστικές ουσίες.
Neisseria gonorrhoeae βακτηριακά είδη,ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά μεταδιδόμενης γονόρροιας σχηματίζει μεγάλες αποικίες αρκετών χιλιάδων κυττάρων μέσα σε λίγες ώρες. Πίστωση: Nicholas Bie / Brooklyn College
Διαβάστε περισσότερα
Άμβλωση και επιστήμη: τι θα συμβεί στα παιδιά που θα γεννήσουν
Οι επιστήμονες αναπτύσσουν έναν νέο τύπο οπτικού κβαντικού υπολογιστή
Ονομάστηκε ένα φυτό που δεν φοβάται την κλιματική αλλαγή. Τρέφει ένα δισεκατομμύριο ανθρώπους
Ένα είδος gram-αρνητικών διπλόκοκκων του γένους Neisseria. Προκαλούν γονόρροια - μια ανθρωπογενή φλεβική λοίμωξη που χαρακτηρίζεται από πυώδη φλεγμονή των βλεννογόνων, συχνότερα του ουροποιητικού συστήματος.
Η Postdoc είναι ερευνητής που έχει λάβει υποψήφιο Επιστήμη / Διδακτορικό ή υπερασπίστηκε επιτυχώς διδακτορικό και θέλει να ακολουθήσει ακαδημαϊκή καριέρα.
Ο όρος «στερεός σχηματισμός» (καρκίνος) εμφανίζεται στοογκολογία αρκετά συχνά. Αυτό είναι το όνομα ενός σχηματισμού όγκων που σχηματίζεται από τα δικά του στοιχεία ή άλλα κύτταρα και έχει σαφείς μορφές και όρια. Το εντυπωσιακό χαρακτηριστικό τους είναι σαφής εντοπισμός και διαίρεση σε δύο κατηγορίες: καλοήθη και κακοήθη.