Bacterial Vortex: Microbes 'Odd' Swimming 'Behavior Explained

{h1}

Bacteriën in een druppel water vormen spontaan een wervelende vortex, waarbij bacteriën aan de buitenrand in de ene richting bewegen, terwijl de bacteriën aan de binnenkant in de tegenovergestelde richting bewegen.

Bacteriën zijn enkele van de eenvoudigste organismen, maar ze zijn in staat tot verrassend complex gedrag. Wanneer Bacillus subtilis bacteriën, een soort die normaal in de darm van de mens wordt aangetroffen, worden in een druppel water geplaatst, de organismen creëren een werveling, bacteriën aan de buitenkant zwemmen in de ene richting en de bacteriën aan de binnenkant zwemmen in de tegenovergestelde richting.

"Er was geen intuïtieve manier om uit te leggen wat er met de dual-motion vortex gebeurde." Het was erg raadselachtig, "Enkeleida Lushi, een ingenieur aan de Brown University in Rhode Island en hoofdauteur van de studie, publiceerde maandag (23 juni) in de dagboek Proceedings van de National Academy of Sciences, zei in een verklaring.

Nu hebben Lushi en haar collega's misschien een verklaring gevonden voor het vreemde gedrag. Een computersimulatie onthulde dat terwijl de bacteriën langs de randen in de ene richting zwemmen, ze de vloeistof naar achteren duwen, waardoor de binnenste bacteriën gedwongen worden in de tegenovergestelde richting te zwemmen. [Zie video van bacteriën die in een draaikolk zwemmen]

Het fenomeen is een voorbeeld van individuele eenheden in de natuur die gezamenlijk werken, aldus de onderzoekers. Door dit gedrag te begrijpen, kunnen onderzoekers manieren vinden om het te beheersen, waardoor infecties in het menselijk lichaam kunnen worden voorkomen.

Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk hebben in 2013 het draaikolkfenomeen aangetoond, maar ze konden niet verklaren waarom de microben zich op deze manier gedroegen. Lushi was ook in Cambridge toen ze aan het probleem begon te werken.

Eerst ontwikkelde Lushi een simulatie die alleen de mechanische interacties tussen individuele bacteriën modelleerde. Het model toonde aan dat bacteriën die willekeurig in een begrensde cirkelvormige ruimte zwemmen de neiging hebben om naar elkaar toe te oriënteren met dezelfde hoek ten opzichte van de cirkelvormige rand.

Maar dit verklaarde niet waarom organismen aan de binnenkant van de cirkel in de tegenovergestelde richting bewogen als die aan de buitenkant. De bacteriën zijn slechts een fractie van de breedte van een mensenhaar, dus de vloeistof voelt zeer viskeus voor hen, aldus de onderzoekers.

Vervolgens hebben Lushi en haar collega's een simulatie gemaakt die de vloeistofstroom bevat die wordt gegenereerd terwijl de bacteriën bewegen. De microben zwemmen met behulp van kleine kurkentrekkervormige apparaten genaamd flagella, die de bacteriën voortstuwen terwijl vloeistof naar achteren wordt geduwd. [Zie video van bacteriën die in een draaikolk zwemmen]

In deze simulatie richtte de bacterie zich in dezelfde richting rond de randen, waardoor een stroom in de tegenovergestelde richting werd geproduceerd. De microben in het midden kunnen niet tegen deze stroom in zwemmen, dus bewegen ze mee - wat resulteert in het swirly vortexpatroon.

"Het is een heel basismodel, maar uiteindelijk trekt het dit fenomeen heel goed," zei Lushi. "Het toonde aan dat elke studie van microben die in een vloeistof zijn gesuspendeerd, de beweging van die vloeistof niet mag negeren - het kan belangrijke gevolgen hebben voor de microben."

Volg Tanya Lewis op tjilpen en Google+. Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: Learning from Bacteria about Social Networks.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com