Za każdym razem, gdy bierzesz prysznic, możesz zobaczyć, jak małe kropelki wody łączą się, tworząc większe krople.
Do badaczy z Uniwersytetu w Erlangen:Norymberga (Uniwersytet Friedricha-Alexandera w Erlangen-Nuremberg, FAU), Centrum Fizyki i Medycyny Maxa Plancka (Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, MPZPM) oraz Instytut Fizyki Układów Złożonych. Maxowi Planckowi w Dreźnie (Max-Planck-Institut für Physik komplekser Systeme, MPI-PKS) udało się opracować model statystyczny opisujący powstawanie, dynamikę i mechanikę takich kolonii komórkowych.
Kiedy bakterie podbijają nowe terytoria, jedenjednym z ich pierwszych zadań jest zjednoczenie i utworzenie mikroskopijnych kolonii. W tych społecznościach mikroorganizmy są lepiej chronione przed siłami zewnętrznymi, antybiotykami i innymi negatywnymi wpływami niż jednostki. Dlatego w tej postaci są bardziej niebezpieczne dla ludzi i innych organizmów. Dotyczy to również gonokoków (Neisseria gonorrhoeae), które w ciągu kilku godzin tworzą na ludzkiej skórze (śluzie) skupiska kulistych komórek, składające się z kilku tysięcy organizmów jednokomórkowych.
Podobnie jak wiele innych bakterii, Neisseriagonorrhoeae mają długie, ruchome procesy nitkowate - pili. Używają ich do przyczepiania się do powierzchni i poruszania się. Pomagają bakteriom wchodzić ze sobą w interakcje i łączyć się, tworząc kolonie. Pod mikroskopem proces ten przypomina koalescencję kropelek wody.
Naukowcom z Erlangen i Drezna udało się teraz opisać to zachowanie N. gonorrhoeae w sposób matematyczny. Źródło: Hui-Shun Kuan / FAU.
We wspólnym projekcie prowadzonym przez habilitantaHui-Shun Kuan (FAU), Wolfram Penisch (Cambridge University Postdoc), profesor Frank Yulicher (MPI-PKS) i profesor Wasilij Zaburdaev, kierownik Wydziału Matematyki Nauk Przyrodniczych na FAU opracowali teorię opisującą te procesy za pomocą metod fizyki statystycznej. Jako punkt wyjścia dla swojego modelu wykorzystują siły działające między bakteriami za pośrednictwem pilusów. W ten sposób byli w stanie matematycznie zrekonstruować rozwój kolonii. Proces jest podobny do kondensacji cieczy lub rozdzielenia dwóch faz, takich jak woda i olej. Kiedy liczba bakterii na jednostkę powierzchni przekracza pewien limit, spontanicznie łączą się i tworzą gęstą plamkę, otoczoną tylko kilkoma pojedynczymi komórkami.
Te kropelki komórek są lepkosprężyste:reagują elastycznie na szybkie odkształcenie i poruszają się jak lepki płyn przez długi czas. Właściwe zachowanie, jakie wykazują, zależy od tego, czy wstęga splecionych pił ma czas na odbudowę. Model naukowców pokazuje centralną rolę tych włóknistych wypustek w tworzeniu kolonii i sposób, w jaki określają one ich właściwości mechaniczne.
Uzyskane wyniki można uogólnić, a takżeużywany do opisu mechaniki i dynamiki gęstych skupisk komórek, takich jak guzy lite lub tkanki. W ten sposób teoria ta może pomóc lekarzom zidentyfikować potencjalne cele spowolnienia lub nawet zatrzymania tworzenia kolonii bakteryjnych lub nowotworów za pomocą nowych substancji czynnych.
Gatunki bakterii Neisseria gonorrhoeae,czynnik wywołujący rzeżączkę przenoszoną drogą płciową tworzy w ciągu kilku godzin duże kolonie złożone z kilku tysięcy komórek. Źródło: Nicholas Bie / Brooklyn College
Czytaj więcej
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Naukowcy opracowują nowy typ optycznego komputera kwantowego
Nazwany rośliną, która nie boi się zmian klimatycznych. Karmi miliard ludzi
Gatunek Gram-ujemnych diplokoków z rodzaju Neisseria. Powodują rzeżączkę - antropogeniczną infekcję weneryczną charakteryzującą się ropnym zapaleniem błon śluzowych, częściej układu moczowo-płciowego.
Postdoc to badacz, który uzyskał tytuł doktora nauk ścisłych / doktora lub z powodzeniem obronił stopień doktora i chce kontynuować karierę akademicką.
Termin „formacja stała” (rak) występuje wonkologia dość często. To nazwa nowotworu, który tworzy się z własnych elementów lub innych komórek i ma wyraźne formy i granice. Ich cechą charakterystyczną jest wyraźna lokalizacja i podział na dwie kategorie: łagodne i złośliwe.