Когда бактерии изгибаются: исследование поддерживает модель движения за счёт сил адгезии, а не выброса слизи
Исследователи из Института динамики и самоорганизации Макса Планка и Университета Констанца обнаружили, что нитчатые цианобактерии начинают изгибаться при определённой длине, когда сталкиваются с препятствием. Результаты, опубликованные в eLife, важны для использования цианобактерий в биотехнологии.
Цианобактерии — одни из древнейших и важнейших организмов на Земле. Некоторые виды образуют длинные нити из нескольких или более 1000 отдельных клеток. В такой форме они способны к движению.
Принципы этого движения изучила группа под руководством Штефана Карпички. «Мы измерили силу, возникающую при движении отдельных нитевидных бактерий», — пояснил первый автор работы Максимилиан Курьян.
Исследователи использовали специальный микрофлюидный чип, в котором бактерии направлялись в каналы и в конце сталкивались с препятствием. Этот тест на изгиб показал, что нити начинают изгибаться и складываться при длине около 150 микрометров.
Критическая длина обеспечивает гибкость системы
«Интересно, что длина большинства цианобактерий также находится в этом диапазоне, — отмечает Карпичка. — Это означает, что небольшие изменения длины популяции меняют её движение. Это указывает на естественную точку перелома, с помощью которой бактерии адаптируют своё поведение к внешним условиям».
Похоже, бактерии движутся за счёт адгезии (прилипания) к поверхности, поскольку у них нет жгутиков или других внешних пропеллеров. Более высокие силы создают большее трение.
Цианобактерии используют солнечный свет как источник энергии, что открывает перспективы для биотехнологии. Например, их можно использовать как био-солнечные коллекторы для производства биотоплива.
Благодаря нитевидной структуре, схожей по толщине с углеродным волокном, их также можно применять в адаптивных биоматериалах, форму которых можно менять с помощью света. Поэтому лучшее понимание их двигательных свойств способствует технологическому использованию цианобактерий.