Ученые случайно получили «бактериальные цветы» — Naked Science
7 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, 20:30
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

Вчера, 14:08
8 минут
Александр Березин

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

5 часов назад
3 минуты
Виктория Сафронова

Сервис Google Earth провел крупнейшее обновление с 2017 года и предложил пользователям увидеть планету в новом измерении — временном.

13 апреля
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

13 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

Позавчера, 18:38
14 минут
Василий Парфенов

Новое масштабное журналистское расследование собрало воедино самые вопиющие факты коррупции, махинаций с официальной статистикой и игнорирования пандемии на государственном уровне.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: