Varje gång du duschar kan du se hur små vattendroppar kombineras och bildar större droppar.
Till forskare från 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) och Institutet för komplexa systems fysik. Max Planck i Dresden (Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme, MPI-PKS) kunde utveckla en statistisk modell för att beskriva bildandet, dynamiken och mekaniken hos sådana cellkolonier.
När bakterier erövrar nya territorier, enen av deras första uppgifter är att förena och bilda mikroskopiska kolonier. Inom dessa samhällen är mikroorganismer bättre skyddade från yttre krafter, antibiotika och annan negativ påverkan än individuellt. Därför är de i denna form farligare för människor och andra organismer. Det gäller även gonokocker (Neisseria gonorrhoeae), som inom några timmar bildar kluster av sfäriska celler på mänsklig hud (slem), bestående av flera tusen encelliga organismer.
Liksom många andra bakterier, Neisseriagonorrhoeae har långa, rörliga trådprocesser - drack. De använder dem för att fästa på ytor och flytta runt. De hjälper bakterier att interagera med varandra och binda ihop för att bilda kolonier. Under ett mikroskop liknar denna process sammanslagningen av vattendroppar.
Forskare från Erlangen och Dresden har nu lyckats beskriva detta beteende hos N. gonorrhoeae matematiskt. Upphovsman: Hui-Shun Kuan / FAU.
I ett gemensamt projekt som leds av postdocHui-Shun Kuan (FAU), Wolfram Penisch (Cambridge University Postdoc), professor Frank Yulicher (MPI-PKS) och professor Vasily Zaburdaev, chef för Institutionen för naturvetenskapens matematik vid FAU har utvecklat en teori för att beskriva dessa processer med metoder för statistisk fysik. De använder de krafter som verkar mellan bakterier genom pili som utgångspunkt för sin modell. Således kunde de matematiskt rekonstruera utvecklingen av kolonierna. Processen liknar kondensering av en vätska eller separering av två faser såsom vatten och olja. När antalet bakterier per ytenhet överstiger en viss gräns, kombineras de spontant och bildar en tät blob, omgiven av endast ett fåtal enskilda celler.
Dessa celldroppar är viskoelastiska:de reagerar elastiskt på snabb deformation och rör sig som en viskös vätska under lång tid. Vilket beteende de uppvisar beror på om nätet av sammanflätade sågar har tid att byggas om. Forskarnas modell visar den centrala rollen för dessa trådformiga utsprång i kolonibildningen och hur de bestämmer deras mekaniska egenskaper.
De erhållna resultaten kan också generaliserasanvänds för att beskriva mekaniken och dynamiken i täta klumpar av celler såsom solida tumörer eller vävnad. Således kan teorin hjälpa läkare att identifiera potentiella mål för att bromsa eller till och med stoppa bildandet av bakteriekolonier eller tumörer med nya aktiva substanser.
Neisseria gonorrhoeae bakteriearter,det orsakande medlet för sexuellt överförbar gonorré bildar stora kolonier med flera tusen celler inom några timmar. Upphovsman: Nicholas Bie / Brooklyn College
Läs mer
Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda
Forskare utvecklar en ny typ av optisk kvantdator
Namngivna en växt som inte är rädd för klimatförändringar. Det matar en miljard människor
En art av gramnegativa diplokocker av släktet Neisseria. De orsakar gonorré - en antroponös könsinfektion som kännetecknas av purulent inflammation i slemhinnorna, oftare i urinvägarna.
Postdoc är en forskare som har fått en kandidat för vetenskap / doktorsexamen eller framgångsrikt försvarat en doktorsexamen och vill bedriva en akademisk karriär.
Uttrycket "fast bildning" (cancer) förekommer ionkologi ganska ofta. Detta är namnet på en tumörbildning som bildas från sina egna element eller andra celler och har tydliga former och gränser. Deras slående inslag är tydlig lokalisering och uppdelning i två kategorier: godartad och ondartad.