Бактерии становятся плоскими в нанощелях

Исследователи из Кавли-института нанонаук Делфтского технического университета обнаружили, что бактерии способны протискиваться через невероятно узкие пространства, принимая при этом совершенно новую плоскую форму. Результаты опубликованы в онлайн-издании журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) и будут представлены на обложке печатного номера от 1 сентября.

Эксперимент в наноканалах

Ученые создали на кремниевом чипе микроскопические каналы шириной в микрометр или менее и длиной 50 микрометров, соединяющие камеры с бактериями. В этой искусственной среде изучалось поведение генетически модифицированных светящихся бактерий Escherichia coli и Bacillus subtilis.

Неожиданная адаптация

В каналах, которые были всего на 30% шире диаметра бактерии (~1 мкм), микроорганизмы сохраняли обычную подвижность. Однако в еще более узких субмикронных каналах плавание прекращалось, и происходило неожиданное: бактерии начинали проходить через ультраузкие щели за счет роста и деления. E. coli могли протиснуться через щели шириной всего в половину их собственного диаметра.

Постдокторант Яан Мянник: «Это нас совершенно поразило. Бактерии становятся полностью сплющенными. У них появляются самые причудливые формы... Что действительно примечательно, так это то, что в условиях экстремального ограничения пространства они продолжают расти и делиться с нормальной скоростью. Очевидно, их форма не является определяющим фактором для этих процессов».

Значение открытия

Образовавшаяся плоская форма представляет собой новый фенотип. Исследователи полагают, что он может быть широко распространен в природе, поскольку большая часть биомассы Земли находится под землей, где бактерии часто живут в пространствах размером около микрометра.

Это открытие имеет практические последствия:

• Для мембранных фильтров (с крошечными порами) в системах очистки воды.
• Для медицинских имплантатов, таких как кардиостимуляторы, где необходимо максимально исключить проникновение бактерий.

Исследование также углубляет фундаментальное понимание поведения бактерий в наноразмерных средах. Профессор Сес Деккер отмечает, что такие открытия стали возможны благодаря междисциплинарному подходу, объединяющему нанотехнологии и микробиологию.