นักฟิสิกส์ใช้หยดน้ำมันเพื่อศึกษาว่าแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวอื่นๆ ว่ายน้ำอย่างไร

แม้ว่ารูปร่างจะค่อนข้างเรียบง่าย แต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวก็ได้พัฒนารูปแบบที่ซับซ้อนเพื่อการศึกษา

พื้นที่โดยรอบนักวิจัยจากสถาบัน Max Planck for Dynamics และ Self-Organization ได้ทำการทดลองหลายชุดเพื่อค้นหากลไกทางกายภาพที่กำหนดกลยุทธ์การเคลื่อนไหวของนักว่ายน้ำไมโคร

ในการทดลองครั้งแรก นักวิจัยได้ศึกษาวิธีการนักว่ายน้ำขนาดเล็กที่เคลื่อนไหวมีอิทธิพลซึ่งกันและกัน ในการทดลอง หยดน้ำมันด้วยกล้องจุลทรรศน์ในสารละลายสบู่จะเคลื่อนที่อย่างอิสระ โดยปล่อยน้ำมันออกมาเล็กน้อย

“คอนเทรล” แบบเดียวกับที่ทำได้เพื่อไล่จุลินทรีย์อื่นๆ ออกไป นักวิทยาศาสตร์กล่าว นักว่ายน้ำไมโครสามารถระบุได้ว่าเมื่อเร็วๆ นี้สิ่งมีชีวิตอื่นอยู่ในตำแหน่งเดียวกันหรือไม่ กลยุทธ์นี้นำไปสู่การหลีกเลี่ยงตนเอง ผู้เขียนงานอธิบาย 

จุลินทรีย์ขับไล่และเคลื่อนย้ายในวงจรปิดห่างจากผู้อื่น ในกรณีนี้ การกระทำที่น่ารังเกียจของ "นักว่ายน้ำ" คนหนึ่งจากวิถีของอีกคนหนึ่งจะถูกกำหนดโดยมุมเข้าหาและเวลาที่ผ่านไปตั้งแต่การว่ายน้ำครั้งแรก

อนุภาคที่ลอยอยู่จะทำให้เกิด "contrail" ที่ขับไล่อนุภาคอื่นๆ ภาพ: MPI-DS / Maass

ในการทดลองอื่น นักวิทยาศาสตร์พบว่าสำหรับเพื่อที่จะเคลื่อนตัวต้านกระแสในช่องทางแคบ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กใช้ปฏิกิริยาอุทกพลศาสตร์กับผนังช่องทาง การเคลื่อนไหวประเภทนี้จะอธิบาย เช่น การเคลื่อนไหวของแบคทีเรียก่อโรคในหลอดเลือดอย่างไร

นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ศึกษากลุ่มพฤติกรรมอุทกพลศาสตร์ของนักว่ายน้ำขนาดเล็กจำนวนมาก พวกเขาพบว่าหยดน้ำจำนวนมากสามารถก่อตัวเป็นกระจุกที่ลอยเหมือนโฮเวอร์คราฟต์หรือลอยขึ้นและหมุนได้เหมือนเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็ก ในกรณีนี้ อนุภาคแต่ละตัวไม่สามารถเคลื่อนที่ในลักษณะนี้ได้

นักว่ายน้ำตัวเล็กที่กระตือรือร้นสามารถสร้างฝูงที่เริ่มหมุนและลอยขึ้นเองได้เหมือนเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็ก ภาพ: MPI-DS / Maass

นักวิจัยเชื่อว่ารูปแบบการเคลื่อนไหวต่างๆ ที่พบในจุลินทรีย์สามารถนำมาใช้ในการออกแบบหุ่นยนต์นาโน และพัฒนากลไกการนำส่งยาที่เป็นเป้าหมาย

อ่านเพิ่มเติม:

นักวิทยาศาสตร์ได้ถ่ายสิ่งมีชีวิตประหลาดที่มีหนวดซึ่งพวกเขาเข้าใจผิดว่าเป็นดอกไม้

จรวดจีนที่ควบคุมไม่ได้จะตกลงสู่พื้นโลกในไม่ช้า เกิดอะไรขึ้น

นักโบราณคดีทางทะเลพบซากเรืออับปางในยุคกลาง