Hver gang du dusjer, kan du se hvordan små vanndråper kombineres for å danne større dråper.
Til forskere fra Universitetet i Erlangen -Nürnberg (Friedrich-Alexander University of Erlangen-Nuremberg, FAU), Max Planck Center for Physics and Medicine (Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, MPZPM) og Institute for the Physics of Complex Systems. Max Planck i Dresden (Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme, MPI-PKS) var i stand til å utvikle en statistisk modell for å beskrive dannelsen, dynamikken og mekanikken til slike cellekolonier.
Når bakterier erobrer nye territorier, enen av deres første oppgaver er å forene og danne mikroskopiske kolonier. Innenfor disse samfunnene er mikroorganismer bedre beskyttet mot ytre krefter, antibiotika og annen negativ påvirkning enn individuelt. Derfor, i denne formen, er de mer farlige for mennesker og andre organismer. Dette gjelder også gonokokker (Neisseria gonorrhoeae), som i løpet av få timer danner klynger av sfæriske celler på menneskelig hud (slim), bestående av flere tusen encellede organismer.
Som mange andre bakterier, Neisseriagonorrhoeae har lange, mobile filamentøse prosesser - drakk. De bruker dem til å feste seg på overflater og bevege seg rundt. De hjelper bakterier til å samhandle med hverandre og binde seg sammen for å danne kolonier. Under et mikroskop ligner denne prosessen sammenslåing av vanndråper.
Forskere fra Erlangen og Dresden har nå lyktes i å beskrive denne oppførselen til N. gonorrhoeae matematisk. Kreditt: Hui-Shun Kuan / FAU.
I et felles prosjekt ledet av postdocHui-Shun Kuan (FAU), Wolfram Penisch (Cambridge University Postdoc), professor Frank Yulicher (MPI-PKS) og professor Vasily Zaburdaev, leder for Institutt for matematikk for naturvitenskap ved FAU har utviklet en teori for å beskrive disse prosessene ved hjelp av metoder for statistisk fysikk. De bruker kreftene som virker mellom bakterier gjennom pili som utgangspunkt for sin modell. Dermed var de i stand til å rekonstruere utviklingen av koloniene matematisk. Prosessen ligner kondensering av en væske eller separasjon av to faser som vann og olje. Når antall bakterier per arealenhet overstiger en viss grense, kombineres de spontant og danner en tett klatt, omgitt av bare noen få individuelle celler.
Disse celledråpene er viskoelastiske:de reagerer elastisk på rask deformasjon og beveger seg som en tyktflytende væske i lang tid. Den passende oppførselen de viser, avhenger av om nettet av sammenflettede sager har tid til å gjenoppbygge. Forskernes modell viser den sentrale rollen til disse filamentøse projeksjonene i kolonidannelse og hvordan de bestemmer deres mekaniske egenskaper.
De oppnådde resultatene kan generaliseres, så vel sombrukes til å beskrive mekanikken og dynamikken til tette klumper av celler som solide svulster eller vev. Dermed kan teorien hjelpe leger med å identifisere potensielle mål for å bremse eller til og med stoppe dannelsen av bakteriekolonier eller svulster med nye aktive stoffer.
Neisseria gonorrhoeae bakteriearter,det forårsakende middel til seksuelt overført gonoré danner store kolonier på flere tusen celler i løpet av få timer. Kreditt: Nicholas Bie / Brooklyn College
Les mer
Abort og vitenskap: hva vil skje med barna som skal føde
Forskere utvikler en ny type optisk kvantecomputer
Navngitt et anlegg som ikke er redd for klimaendringer. Det gir næring til en milliard mennesker
En art av gramnegative diplokokker av slekten Neisseria. De forårsaker gonoré - en antroponøs kjønnsinfeksjon, preget av purulent betennelse i slimhinnene, oftere i urinveiene.
Postdoc er forsker som har mottatt en kandidat for vitenskap / doktorgrad eller med suksess forsvart en doktorgrad og ønsker å forfølge en akademisk karriere.
Begrepet "solid dannelse" (kreft) forekommer ionkologi ganske ofte. Dette er navnet på en svulstformasjon som dannes fra sine egne elementer eller andre celler og har klare former og grenser. Deres slående trekk er klar lokalisering og inndeling i to kategorier: godartet og ondartet.