Бактерии могут жить по отдельности, свободно перемещаясь по окружающей среде, но в конечном итоге они оседают на поверхности, образуя колонии и биопленки. Для этого бактерии беспорядочно падают, чтобы замедлиться и переориентировать себя в трехмерном пространстве, чтобы исследовать и найти идеальную среду.
"Кувырки очень интересны.
Сами бактерии не знают, какая среда для них предпочтительна », – говорит первый автор Лоуренс Лемель, биофизик из Ecole Normale Superieure de Lyon (Нормальная школа Лиона). "Он не знает, куда идти, как чувствовать вещи. Но он знает, было ли прошлое окружение лучше или хуже, чем настоящее."Бактерии используют собранную информацию, чтобы остановить кувырок или снизить частоту кувыркования. "Это означает, что вы плывете больше в направлении. В конце концов, население статистически приближается к льготным условиям », – говорит она.
Некоторые исследования утверждают, что бактерии не кувыркаются и плавают только тогда, когда находятся у поверхности. Но Лемель и ее коллеги говорят, что это утверждение маловероятно. Физика предсказывает, что бактерии попадут в ловушку и будут бегать по бесконечным кругам по поверхности, если только они будут плавать.
Однако отследить этих крошечных существ непросто. Двигаясь вперед своими несколькими хвостами, известными как жгутики, бактерии проплывают в 20 раз длиннее своего тела за одну секунду, а кувыркаются еще быстрее, за одну десятую секунды. На самом деле, вы, вероятно, пропустите падение, даже если ваша камера имеет достаточно высокое разрешение, чтобы снимать бактерии. Чтобы внимательно изучить, как бактерии ускользают с поверхности, команда создала высокочувствительную высокоскоростную камеру с большим увеличением и ночным видением.
Запись показала, что когда бактерии плавают у поверхности, трение воды о тело у поверхности заставляет траекторию искривляться. Чтобы не попасть в ловушку, бегающую по поверхности по кругу, бактерии падают.
Он замедляется, и один из жгутиков покачивается не на своем месте, меняя направление движения. В некоторых случаях, например, когда пловцы отталкиваются от стенки бассейна, покачивающиеся жгутики ударяются о поверхность, что приводит к более резкому повороту. Затем дикий жгутик возвращается в пучок, ускоряет размножение бактерий и возвращается к плаванию.
«Теперь мы знаем, что бактерии могут падать на поверхности, и эти удары очень специфичны», – сказал Лемель. "Выяснение стратегии разведки поверхности, которая подчеркивается этими падениями, является важным шагом в будущем."
Для бактерий акробатическое движение позволяет им убегать с поверхности, позволяя им заселять другие места и оптимизировать исследование самой поверхности. Бактерии могут плавать на поверхности клеток, пока не вступят в контакт со специфическим рецептором, чтобы оптимизировать инфекции. Они также могут плавать и оседать на трудноочищаемых поверхностях, образуя бактериальные биопленки, которые могут быть устойчивыми к антибиотикам.
«До пандемии, пандемии COVID, было трудно убедить людей в том, что нам нужно предвидеть и разрабатывать альтернативные подходы для уменьшения поверхностного биозагрязнения», – сказал Лемель. "Люди говорили:" У нас много антибиотиков. Есть сопротивление, но у нас есть время.«С медицинской точки зрения понимание акробатических явлений бактерий у поверхности может помочь ограничить биозагрязнение поверхностей и разработать антибактериальные методы."