Ученые случайно получили «бактериальные цветы» — Naked Science
6 минут
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, 21:19
5 минут
Мария Кривоченко

Попав в пасть лягушки, жуки обычно погибают. Хотя земноводные не могут перемолоть их зубами, как это делают млекопитающие, желудочный сок разъедает большинство насекомых. Однако водолюбы смогли выжить и выбраться наружу через кишечник без повреждений.

5 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Компания SpaceX запустила демонстратор технологий корабля Starship с техасского космодрома в деревне Бока-Чика. Аппарат поднялся на 150 метров и приземлился в другой части тестовой площадки.

Вчера, 11:44
6 минут
Денис Гордеев

Соседняя планета, скорее всего, была покрыта толстым слоем льда, что в корне противоречит принятым ныне концепциям.

Позавчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: