Управление движением микробов по заданному пути
Исследователи из Института динамики и самоорганизации им. Макса Планка (MPIDS), Университета Байройта и Университета Лафборо (Великобритания) разработали модель, описывающую навигацию микроорганизмов в ограниченном пространстве.
Эксперимент и модель
Учёные исследовали движение одиночного подвижного микроба в заданном отсеке. Они разделили пространство на секторы и определили вероятность направления движения для каждого, создав "карту" для предсказания поведения.
Ключевой вывод: движение не было случайным. Паттерн оказался высокоорганизованным и симметричным. Сила потока (вероятностного смещения) зависела от кривизны прилегающей твёрдой границы: большая кривизна приводила к более сильному потоку.
"Оказывается, кривизна границы раздела является доминирующим фактором, который напрямую определяет поток самоходного микроба", — резюмирует Оливер Боймхен.
Модель, созданная группой Марко Мацца, предсказывает вероятности движения в определённом направлении. Она была проверена экспериментально в отсеках со сложной кривизной границ.
Технологические перспективы
Эта фундаментальная модель может найти применение в различных областях физики активной материи.
Потенциальные применения:
- Энергетика: Направление движения фотосинтезирующих микроорганизмов для приведения в действие генератора, преобразующего солнечный свет в механическую энергию.
- Медицина: Разработка микро-роботов для эффективной доставки лекарств к конкретной цели в организме.
"Это может не только значительно улучшить наше понимание организации жизни, но и помочь в разработке технических устройств", — отмечает Марко Мацца.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.