Новое исследование движения бактерий поможет предотвратить распространение болезней и улучшить методы лечения

Исследователи из Университета Миннесоты обнаружили, как бактерии плавают в различных сложных жидкостях и средах, например, в организме человека. Это открытие может помочь в разработке новых методов лечения бактериальных заболеваний и создании систем доставки лекарств на основе бактерий.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Неожиданная скорость в вязких средах

Учёные давно изучают «бактериальное плавание». Предыдущие работы показали, что бактерии плавают быстрее в густых полимерных растворах. Считалось, что они используют сеть из длинных цепочечных молекул для движения.

Однако в новом исследовании команда впервые изучила движение бактерий в растворах с мелкими твёрдыми частицами, а не с полимерными цепями. Несмотря на фундаментальные различия в динамике полимеров и частиц, бактерии всё равно плавали быстрее. Это указывает на иной механизм движения в густых сложных жидкостях.

Предложенный механизм

Исследователи предполагают, что когда бактерии плывут, сопротивление, создаваемое частицами, позволяет их жгутикам — «хвостам», которые вращаются для движения вперёд — лучше выравниваться относительно тела. Это в конечном итоге помогает им двигаться быстрее.

Значение для науки и медицины

• Понимание реальных условий: «Люди интересовались плаванием бактерий с XVII века, но понимание было ограничено простыми жидкостями, такими как вода, — пояснил ведущий автор Шашанк Камдар. — Остаётся открытым вопрос, как бактерии движутся в реальных условиях, например, в почве или жидкостях в их естественной среде обитания».
• Борьба с болезнями: Понимание того, как бактерии перемещаются в вязких средах (к которым относится и организм человека), может помочь в разработке методов лечения. «Например, определённый тип бактерий вызывает язву желудка. Слизистая желудка — это вязкая среда, поэтому изучение движения бактерий в таких условиях важно для понимания распространения болезни», — отметил старший автор исследования Сян Ченг.
• Доставка лекарств: Эти знания также открывают путь к использованию модифицированных бактерий в качестве средств целевой доставки лекарств в организме.

В исследовании также участвовали профессор Лоррейн Фрэнсис, аспирант Сынхван Шин, а также исследователи из Пекинского центра вычислительных наук Премкумар Лейшангтем и Синьлян Сюй.