Hvordan det går langsommere, tillader grupper af bakterier at sprede sig på tværs af overflader

Forskere har fundet ud af, at bakteriegrupper spredes hurtigere over overflader, når individerne i dem bevæger sig langsomt, en opdagelse, der kan kaste lys over, hvordan bakterier spredes i kroppen under infektioner.

Forskere fra University of Sheffield og University of Oxford studerede Pseudomonas aeruginosa, en bakterieart, der er ansvarlig for dødelige lungeinfektioner, som bevæger sig på tværs af overflader ved hjælp af bittesmå grappling hook-lignende appendages kaldet pili. Ligner på skildpadden og harens fabel, de fandt ud af, at bakterier konstrueret til individuelt at bevæge sig hurtigere faktisk tabte løbet mod langsommere stammer, når de bevægede sig i tætpakket grupper.

Ved hjælp af en kombination af genetik, matematik, og sofistikerede sporingsalgoritmer, der samtidigt kan følge bevægelsen af ​​titusinder af celler, forskerne demonstrerede, at kollisioner mellem de hurtigtgående bakterier får dem til at rotere lodret og sidde fast.

I modsætning, celler, der bevæger sig langsommere, bliver liggende så de kan bevæge sig. De langsommere celler vinder derfor løbet ind på nyt territorium, erhverve flere næringsstoffer, og i sidste ende udkonkurrere de hurtigere bevægelige celler. Denne forskning tyder på, at bakterier har udviklet sig langsomt, tilbageholdt bevægelse til gavn for gruppen som helhed, frem for individuelle celler.

Resultaterne er blevet offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik .

Dr. William Durham, lektor i biologisk fysik ved University of Sheffield, sagde:"Vi oplever rutinemæssigt net i vores eget liv, når vi rejser til fods eller i biler. Disse trafikpropper opstår ofte, fordi enkeltpersoner har prioriteret deres egen bevægelse frem for deres naboer. I modsætning hertil er bakterier har udviklet sig til at bevæge sig forsigtigt og effektivt i skarer, sandsynligvis fordi deres naboer har en tendens til at være genetisk identiske, så der er ingen interessekonflikt. Bakterier opnår dette ved at bevæge sig langsommere end deres topfart. "

For at forstå disse fænomener, forskerne brugte en teori, der oprindeligt blev udviklet til at studere materialer kendt som flydende krystaller.

Dr. Oliver Meacock, en postdoktor ved University of Sheffield og hovedforfatter af undersøgelsen, sagde:"Flydende krystaller er overalt omkring os, fra smartphone -skærme til stemningsringe. Selvom vi i første omgang ikke forventede, at de matematiske værktøjer, der blev udviklet til at forstå disse menneskeskabte materialer, kunne anvendes på levende systemer, vores resultater viser, at de også kan belyse de udfordringer, som mikrober står over for. "

Mønstre for kollektiv bevægelse, der forekommer i flokke af fugle og fiskeskoler, har længe været en kilde til fascination for tilskuere. Denne nye forskning viser, at tilsvarende spektakulære former for kollektiv bevægelse også forekommer i den mikroskopiske verden.