Katru reizi, ejot dušā, jūs varat redzēt, kā mazi ūdens pilieni apvienojas, veidojot lielākus pilienus.
Pētniekiem no Erlangenas universitātes -Nirnberga (Friedrich-Alexander University of Erlangen-Nurnberg, FAU), Maksa Planka fizikas un medicīnas centrs (Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, MPZPM) un Sarežģītu sistēmu fizikas institūts. Makss Planks Drēzdenē (Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme, MPI-PKS) spēja izstrādāt statistisku modeli, lai aprakstītu šādu šūnu koloniju veidošanos, dinamiku un mehāniku.
Kad baktērijas iekaro jaunas teritorijas, vienaviens no viņu pirmajiem uzdevumiem ir apvienoties un veidot mikroskopiskas kolonijas. Šajās kopienās mikroorganismi ir labāk aizsargāti no ārējiem spēkiem, antibiotikām un citām negatīvām ietekmēm nekā atsevišķi. Tāpēc šajā formā tie ir bīstamāki cilvēkiem un citiem organismiem. Tas attiecas arī uz gonokokiem (Neisseria gonorrhoeae), kas dažu stundu laikā uz cilvēka ādas veido sfērisku šūnu kopas (gļotas), kas sastāv no vairākiem tūkstošiem vienšūnu organismu.
Tāpat kā daudzas citas baktērijas, arī Neisseriagonorejām ir ilgi, kustīgi pavedienu procesi - dzēra. Viņi tos izmanto, lai piestiprinātu virsmas un pārvietotos. Tie palīdz baktērijām savstarpēji mijiedarboties un sasaistīties, veidojot kolonijas. Mikroskopā šis process atgādina ūdens pilienu apvienošanos.
Pētniekiem no Erlangenas un Drēzdenes tagad ir izdevies matemātiski aprakstīt šo N. gonorrhoeae uzvedību. Kredīts: Hui-Shun Kuan / FAU.
Kopīgā projektā, kuru vadīja postdokHui Šuns Kuans (FAU), Volframs Penisčs (Kembridžas Universitātes Postdoc), profesors Frenks Julihers (MPI-PKS) un profesors Vasilijs Zaburdajevs, FAU Dabaszinātņu matemātikas katedras vadītājs ir izstrādājuši teoriju, lai aprakstītu šos procesus, izmantojot statistikas fizikas metodes. Viņi izmanto spēkus, kas darbojas starp baktērijām, izmantojot pili, kā sākuma punktu savam modelim. Tādējādi viņi spēja matemātiski rekonstruēt koloniju attīstību. Process ir līdzīgs šķidruma kondensācijai vai divu fāžu, piemēram, ūdens un eļļas, atdalīšanai. Kad baktēriju skaits platības vienībā pārsniedz noteiktu robežu, tās spontāni apvienojas un veido blīvu lāse, kuru ieskauj tikai dažas atsevišķas šūnas.
Šie šūnu pilieni ir viskoelastīgi:tie elastīgi reaģē uz strauju deformāciju un ilgu laiku pārvietojas kā viskozs šķidrums. Viņu piemērotā uzvedība ir atkarīga no tā, vai savijušos zāģu tīmeklim ir laiks atjaunot. Pētnieku modelis parāda šo pavedienu projekciju centrālo lomu koloniju veidošanā un to, kā tās nosaka to mehāniskās īpašības.
Iegūtos rezultātus var vispārināt, kā arīizmanto, lai aprakstītu blīvu šūnu piku, piemēram, cieto audzēju vai audu, mehāniku un dinamiku. Tādējādi teorija var palīdzēt ārstiem noteikt potenciālos mērķus baktēriju koloniju vai audzēju veidošanās palēnināšanai vai pat apturēšanai ar jaunām aktīvām vielām.
Neisseria gonorrhoeae baktēriju sugas,seksuāli transmisīvās gonorejas izraisītājs dažu stundu laikā veido lielas kolonijas no vairākiem tūkstošiem šūnu. Kredīts: Nikolass Bī / Bruklinas koledža
Lasīt vairāk
Aborts un zinātne: kas notiks ar bērniem, kas dzemdēs
Zinātnieki izstrādā jauna veida optisko kvantu datoru
Nosaukts augs, kas nebaidās no klimata izmaiņām. Tas baro miljardu cilvēku
Neisseria ģints gramnegatīvo diplomokoku suga. Tie izraisa gonoreju - antroponisku venerisku infekciju, kurai raksturīgs strutains gļotādu, biežāk uroģenitālās sistēmas iekaisums.
Postdoc ir pētnieks, kurš ir saņēmis zinātnes kandidātu / doktora grādu vai veiksmīgi aizstāvējis doktora grādu un vēlas turpināt akadēmisko karjeru.
Termins "cietais veidojums" (vēzis) sastopams gadāonkoloģija diezgan bieži. Tas ir audzēja veidošanās nosaukums, kas veidojas no saviem elementiem vai citām šūnām un kam ir skaidras formas un robežas. Viņu pārsteidzošā iezīme ir skaidra lokalizācija un sadalīšana divās kategorijās: labdabīga un ļaundabīga.