Ученые случайно получили «бактериальные цветы» — Naked Science
15.01.2020
София Жаботинская

Ученые случайно получили «бактериальные цветы»

Посадив бактерии разных видов в одну чашку Петри, исследователи узнали, как микроорганизмы взаимодействуют в природе, — и неожиданно получили очень красивое зрелище.

Одновременный рост нескольких бактериальных культур на питательной среде в ускоренной съемке
Одновременный рост нескольких бактериальных культур на питательной среде в ускоренной съемке / © Xiong et al., eLife, 2020

Биофизики из Университета Калифорнии, Сан-Диего, изучали бактерии Escherichia coli и Acinetobacter baylyi. Во время экспериментов эти микроорганизмы оказались в одной емкости с питательной средой — и тут выяснилось, что эти существа невольно создают потрясающие «произведения микроискусства». Статью о своем открытии авторы опубликовали в eLife.

«На самом деле, мы смешивали эти два вида бактерий для другого проекта, но однажды утром я обнаружил таинственный узор в виде цветка в чашке Петри, где днем ранее поместил капельку смеси», — восхищается специалист в области вычислительной биофизики Лиян Сюн.

Конечно, это не сознательное творчество крошечных существ. Исследователи выяснили, как получаются подобные узоры и как управлять такой художественной самодеятельностью бактерий.

Рост бактерий — это неожиданно красиво / © Xiong et al., eLife, 2020

Если поместить любые из этих микробов в питательную смесь, они начинают расти, распространяясь по субстрату с приблизительно одинаковой скоростью от центра, то есть от места изначальной дислокации. Однако, в зависимости от вида, делают они это с разной скоростью и различным образом. Например, находясь в емкости по отдельности, E. coli растет довольно медленно, собираясь в сгустки, тогда как A. baylyi быстро движется, распространяясь во всех направлениях.

Ученые определили свойства бактерий, которые позволяют им создавать свои рисунки. С помощью матмоделирования они сопоставили физические свойства этих двух видов, такие как скорость роста, морфология и эффективное трение.

Вот так две бактериальные культуры растут на одной питательной среде / © Youtube — UC San Diego Research Affairs

A. baylyi может двигаться так быстро, потому обладает так называемой подвижностью микроорганизма. У нее есть маленькие волоскоподобные щетинки, называемые пили, которые несут ее словно крошечные ножки. Эта способность двигаться называется моторикой. У E. coli таких ворсинок нет, поэтому они не могут передвигаться в нужную им сторону, как можем мы (и A. baylyi ).

Когда обе культуры попали в среду с агаром, кишечная палочка, можно сказать, оседлала расширяющуюся внешнюю волну A. baylyi . Именно это создает линию узора. Его неравномерные границы — следствие сопротивления напору A. baylyi.

«Бактериальное искусство» / © UC San Diego

Чем меньше E. coli оказывается на пути движения A. baylyi , тем дальше продвигается колония последних, и, напротив, крупные сгустки E. coli замедляют их экспансию. Именно это создает цветоподобные формы объединенной колонии. Похожий эффект смогут создавать любые бактерии, если одна из культур будет иметь подвижность, а вторая окажется ею обделена.

Кроме забавных визуальных эффектов, которые могут взять на вооружение любители необычных форм искусства, исследование имеет практическую ценность с медицинской и биологической точек зрения. Чем лучше ученые научатся понимать сложные закономерности, наблюдаемые в бактериальных колониях в дикой природе, тем больше шансов будет на создание новых эффективных препаратов и техник лечения вызванных ими инфекций.

Несмотря на активное изучение проблематики структуры бактериальных сообществ, большинство работ рассматривают теорию и практику распространения колоний одного вида. Но в реальности бактерии не могут отгородиться от мира и быть ксенофобами и, как правило, вынуждены сосуществовать группами, в которых сталкиваются самые разные виды и штаммы. Исследования, которые смогут выяснять особенности таких сложных структур, просто необходимы.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 14:06
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

Вчера, 15:26
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

Позавчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: