18 июня 2019, вторник, 22:29
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Биологи создали «полосу препятствий» для бактерий

Кишечные палочки
Кишечные палочки
Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH

Ученые из Университета Карнеги – Меллона, Питтсбургского университета и Института биологических исследований имени Дж. Солка создали «полосу препятствий» для изучения движения бактерий в естественной среде, когда те стремятся к источнику пищи или удаляются от опасности. Полученные в ходе экспериментов результаты будут не только интересны для биологии и медицины, но и могут пригодиться при разработке систем передвижения минироботов для поисково-спасательных операций.

Профессор кафедры вычислительной биологии и машинного обучения Университета Карнеги –Меллона Зив Бар-Джозеф (Ziv Bar-Joseph) говорит, что ранее передвижение бактерий исследовалось в чистой культуральной среде. Так, например, проводились многочисленные эксперименты по изучению хемотаксиса – движения бактерий в ответ на химические стимулы, когда бактерия находит питательные вещества или избегает токсинов. В первом случае бактерия движется в направлении, где концентрация растворенного вещества возрастет, во втором – туда, где она уменьшается. В реальности же бактерии существуют в весьма сложной среде, где помимо объектов, притягивающих или отталкивающих их, есть также немало препятствий, которые бактерия должна миновать в своем движении к цели.

Исследователи разработали микрофлюидные камеры – высотой всего 10 микрометров, шириной один миллиметр и длиной один миллиметр – и разместили в них равномерно распределенные квадратные и круглые препятствия, а также пищевую приманку. В эксперименте использовались кишечные палочки (Escherichia coli). Авторы работы говорят, что были удивлены тем, насколько эффективно эти бактерии могут двигаться, минуя препятствия. «Они добрались до еды почти так же быстро, как и без препятствий, – говорит ведущий автор исследования Сабрина Рашид. – Препятствия не влияли на время, необходимое для достижения еды, как ожидалось согласно предыдущим моделям».

Ученые предполагают, что одним из способов, позволяющих кишечным палочкам успешно огибать препятствия, служит химическая коммуникация между бактериями. Давно установлено, что они способны передавать информацию друг другу, выделяя в среду различные вещества. Также авторы исследования заметили изменение в поведении бактерий. Обычно бактерия использует два режима работы жгутиков. Один обеспечивает ее продвижение вперед, а другой – так называемый «танец» (в англоязычной литературе tumbling – «кувыркание») – позволяет ей случайным образом менять ориентацию в пространстве и направление движения. В нормальных условиях движение вперед и «танец» чередуются. Для режима «полосы препятствий» исследователи предположили, что бактерии должны больше двигаться прямолинейно и меньше «танцевать», пока они не окажутся на чистом месте. Наблюдения за поведением отдельных бактерий в экспериментальных камерах подтвердили это предположение.

Новая уточненная модель хемотаксиса может быть важна, например, для понимания, как опухолевые клетки распространяются по организму, образуя метастазы, или как происходит распространение инфекционных агентов. Применение этой модели для моделирования перемещений групп роботов, которые должны искать потерпевших в чрезвычайных ситуациях, показало, что такой сходный подход может сократить время поиска.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.