Показать меню

Биологи создали «полосу препятствий» для бактерий

Биологи создали «полосу препятствий» для бактерий

Ученые из Университета Карнеги – Меллона, Питтсбургского университета и Института биологических исследований имени Дж. Солка создали «полосу препятствий» для изучения движения бактерий в естественной среде, когда те стремятся к источнику пищи или удаляются от опасности. Полученные в ходе экспериментов результаты будут не только интересны для биологии и медицины, но и могут пригодиться при разработке систем передвижения минироботов для поисково-спасательных операций.

Профессор кафедры вычислительной биологии и машинного обучения Университета Карнеги –Меллона Зив Бар-Джозеф (Ziv Bar-Joseph) говорит, что ранее передвижение бактерий исследовалось в чистой культуральной среде. Так, например, проводились многочисленные эксперименты по изучению хемотаксиса – движения бактерий в ответ на химические стимулы, когда бактерия находит питательные вещества или избегает токсинов. В первом случае бактерия движется в направлении, где концентрация растворенного вещества возрастет, во втором – туда, где она уменьшается. В реальности же бактерии существуют в весьма сложной среде, где помимо объектов, притягивающих или отталкивающих их, есть также немало препятствий, которые бактерия должна миновать в своем движении к цели.

Исследователи разработали микрофлюидные камеры – высотой всего 10 микрометров, шириной один миллиметр и длиной один миллиметр – и разместили в них равномерно распределенные квадратные и круглые препятствия, а также пищевую приманку. В эксперименте использовались кишечные палочки (Escherichia coli). Авторы работы говорят, что были удивлены тем, насколько эффективно эти бактерии могут двигаться, минуя препятствия. «Они добрались до еды почти так же быстро, как и без препятствий, – говорит ведущий автор исследования Сабрина Рашид. – Препятствия не влияли на время, необходимое для достижения еды, как ожидалось согласно предыдущим моделям».

Ученые предполагают, что одним из способов, позволяющих кишечным палочкам успешно огибать препятствия, служит химическая коммуникация между бактериями. Давно установлено, что они способны передавать информацию друг другу, выделяя в среду различные вещества. Также авторы исследования заметили изменение в поведении бактерий. Обычно бактерия использует два режима работы жгутиков. Один обеспечивает ее продвижение вперед, а другой – так называемый «танец» (в англоязычной литературе tumbling – «кувыркание») – позволяет ей случайным образом менять ориентацию в пространстве и направление движения. В нормальных условиях движение вперед и «танец» чередуются. Для режима «полосы препятствий» исследователи предположили, что бактерии должны больше двигаться прямолинейно и меньше «танцевать», пока они не окажутся на чистом месте. Наблюдения за поведением отдельных бактерий в экспериментальных камерах подтвердили это предположение.

Новая уточненная модель хемотаксиса может быть важна, например, для понимания, как опухолевые клетки распространяются по организму, образуя метастазы, или как происходит распространение инфекционных агентов. Применение этой модели для моделирования перемещений групп роботов, которые должны искать потерпевших в чрезвычайных ситуациях, показало, что такой сходный подход может сократить время поиска.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences

Автор: Иван Петров
По материалам: polit
Загрузка...
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Загрузка...
Лента новостей
В Москве задержали подозреваемого в отравлении прохожих08:40Вильфанд назвал самые жаркие дни нынешнего лета08:39За ЕГЭ по русскому языку стало на 30% высших отметок меньше08:38Грузинская туриндустрия предложила бесплатно возить россиян из Баку и Еревана08:18Маск назвал старение и вымирание главной проблемой человечества07:57Потребкредиты в России впервые с 2013 года обошли ипотеку07:57Тереза Мэй приветствовала возвращение России в состав ПАСЕ07:56С осени в России начнут использовать биометрию в банкоматах и колл-центрах07:18Российские отельеры попросили вдвое понизить им НДС06:57В Москве начинается суд по делу о хищении 320 млн рублей у ВОГ06:57СМИ узнали о нежелании властей продлить соглашение о ценах на топливо06:57Ассоциация «Аэропорт» заявила об опасном износе российских авиаузлов06:57Лотерейный рынок РФ ждет годового роста на 22%06:19В РСТ спрогнозировали срок действия запрета на полеты в Грузию06:19Тарифы системы «Платон» вырастут дважды за ближайшее время06:19СМИ назвали «человека со стороны» возможным преемником Евкурова06:19Qiwi решила выпускать карты «Мир» для своих онлайн-кошельков05:58СМИ узнали о планах уволить большинство начальников из МУРа05:56Министр обороны Перу скончался во время рабочей поездки по стране00:19Трамп заявил о введении санкций против руководителя Ирана аятоллы Али Хаменеи23:40