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.
8 часов назад
Ольга Иванова

Ученые разработали анкету, которая поможет определить степень психопатии у домашних кошек. Тест можно пройти онлайн.

Вчера, 14:13
Алиса Гаджиева

Мужчину и женщину похоронили 2500 лет назад и снабдили средством для разговора с Осирисом, необходимыми внутренними органами и большим числом слуг.

Вчера, 15:32
Ольга Иванова

Это касается не только жизни на Земле, но и, как предполагают исследователи из Франции и Великобритании, на других планетах.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

5 декабря
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: