Физики разобрались с тягой бактерий к вязкости

Ученые смогли объяснить свойственный некоторым бактериями вискотаксис — способность перемещаться в ту сторону, в которую увеличивается вязкость среды. Оказалось, что это сугубо физический эффект, который связан со специфической формой этих одноклеточных. Результаты работы изложены в журнале Physical Review Letters.

Отдельные клетки могут перемещаться за счет изменения свойств окружающей среды. В частности, на это способны бактерии и сперматозоиды. Например, многим бактериям свойственно двигаться в сторону увеличения концентрации определенных веществ. Ученые называют это хемотаксисом. Некоторые одноклеточные, такие как бактерии из родов Leptospira и Spiroplasma, способны на вискотаксис — направленное движение в жидкости в сторону повышения густоты или вязкости. Это нужно им, поскольку эти бактерии плохо приспособлены к плаванию в среде с низкой вязкостью. Ученые думали, что у них есть специфические рецепторы вязкости, но найти их не удавалось, из-за чего полноценного объяснения вискотаксиса не существовало.

В новой работе физики из Германии и Нидерландов приводят доводы в пользу пассивного объяснения — через формы тела, которое не требует вводить дополнительные органы чувств у бактерий. Ученые подкрепляют свой вывод теоретическими расчетами, а также сравнением экспериментов с результатами численного моделирования. В частности, они показывают, что осесимметричные тела не способны на вискотаксис, в то время как спиралевидные, то есть как у Leptospira и Spiroplasma, из-за асимметрии действия вязких сил на различные части автоматически проворачиваются в сторону увеличения вязкости.

Затем авторы построили более общую теорию вискотаксиса, которая включает в себя движение тел более сложной формы. Оказалось, что в случае тел нелинейной формы возможен как положительный (в сторону увеличения вязкости), так и отрицательный (в сторону уменьшения) вискотаксис. Теперь физики собираются провести эксперименты для того, чтобы подтвердить обобщенную теорию. Они надеятся, что в будущем их работа поможет создавать искусственных пловцов со способностью к вискотаксису. В частности, это может пригодиться в области доставки веществ в сложных биологических системах.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.