Elke keer dat je een douche neemt, kun je zien hoe kleine druppeltjes water zich combineren tot grotere druppels.
Onderzoekers van de Universiteit van Erlangen-Neurenberg (Friedrich-Alexander Universiteit van Erlangen-Neurenberg, FAU), het Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin (MPZPM) en het Mussein-Sück Instituut voor de fysica van complexe systemen.Het Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme (MPI-PKS) in Dresden was in staat om een statistisch model te ontwikkelen om de vorming, dynamiek en mechanica van dergelijke celkolonies te beschrijven.
Wanneer bacteriën nieuwe gebieden veroveren, is een van hun eerste taken het verenigen en vormen van microscopisch kleine kolonies.Binnen deze gemeenschappen zijn micro-organismen beter beschermd tegen externe krachten, antibiotica en andere negatieve invloeden dan individuen.Daarom zijn ze in deze vorm gevaarlijker voor mensen en andere organismen.Dit geldt ook voor gonokokken (Neisseria gonorrhoeae), dieClusters van bolvormige cellen op de menselijke huid (slijm) bestaande uit enkele duizenden eencellige organismen.
Net als veel andere bacteriën, Neisseriagonorrhoeae hebben lange, mobiele filamenteuze processen - dronken. Ze gebruiken ze om zich aan oppervlakken te hechten en te bewegen. Ze helpen bacteriën met elkaar om te gaan en zich samen te binden om kolonies te vormen. Onder een microscoop lijkt dit proces op het samensmelten van waterdruppeltjes.
Onderzoekers uit Erlangen en Dresden zijn er nu in geslaagd dit gedrag van N. gonorrhoeae wiskundig te beschrijven. Krediet: Hui-Shun Kuan / FAU.
In een gezamenlijk project onder leiding van een postdocHui-Shun Kuan (FAU), Wolfram Penisch (Cambridge University Postdoc), professor Frank Yulicher (MPI-PKS) en professor Vasily Zaburdaev, hoofd van de afdeling Wiskunde of Natuurwetenschappen bij FAU, hebben een theorie ontwikkeld om deze processen te beschrijven met behulp van methoden van statistische fysica. Ze gebruiken de krachten die tussen bacteriën werken via pili als uitgangspunt voor hun model. Zo konden ze de ontwikkeling van de koloniën wiskundig reconstrueren. Het proces is vergelijkbaar met condensatie van een vloeistof of scheiding van twee fasen, zoals water en olie. Wanneer het aantal bacteriën per oppervlakte-eenheid een bepaalde limiet overschrijdt, combineren ze spontaan en vormen ze een dichte klodder, omgeven door slechts een paar individuele cellen.
Deze celdruppels zijn visco-elastisch:ze reageren elastisch op snelle vervorming en bewegen gedurende lange tijd als een stroperige vloeistof. Het juiste gedrag dat ze vertonen, hangt ervan af of het web van ineengestrengelde zagen tijd heeft om opnieuw op te bouwen. Het model van de onderzoekers toont de centrale rol van deze filamenteuze projecties bij de vorming van kolonies en hoe ze hun mechanische eigenschappen bepalen.
De verkregen resultaten kunnen worden gegeneraliseerd, evenalsgebruikt om de mechanica en dynamica van dichte klonten cellen te beschrijven, zoals solide tumoren of weefsel. De theorie kan artsen dus helpen potentiële doelen te identificeren om de vorming van bacteriekolonies of tumoren met nieuwe actieve stoffen te vertragen of zelfs te stoppen.
Neisseria gonorrhoeae bacteriesoort,de veroorzaker van seksueel overdraagbare gonorroe vormt binnen een paar uur grote kolonies van enkele duizenden cellen. Krediet: Nicholas Bie / Brooklyn College
Lees verder
Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen
Wetenschappers ontwikkelen een nieuw type optische kwantumcomputer
Genoemd naar een plant die niet bang is voor klimaatverandering. Het voedt een miljard mensen
Een soort gramnegatieve diplokokken van het geslacht Neisseria. Ze veroorzaken gonorroe - een antroponale geslachtsinfectie die wordt gekenmerkt door etterende ontsteking van de slijmvliezen, vaker van het urogenitale systeem.
Postdoc is een onderzoeker die een Candidate of Science / PhD heeft behaald of met succes een PhD heeft verdedigd en een academische carrière wil nastreven.
De term "vaste formatie" (kanker) komt voor inoncologie heel vaak. Dit is de naam van een tumorvorming die zich vormt uit zijn eigen elementen of andere cellen en duidelijke vormen en grenzen heeft. Hun opvallende kenmerk is een duidelijke lokalisatie en indeling in twee categorieën: goedaardig en kwaadaardig.