Специалисты из Технического университета Делфта (TU Delft) обнаружили, что бактерии E. coli могут синхронизировать свои движения, создавая порядок в, казалось бы, случайных биологических системах. Захватывая отдельные бактерии в микроинженерных круглых полостях и соединяя эти полости через узкие каналы, научная группа наблюдала скоординированное движение бактерий, пишет Phys.org.
Синхронизация — это естественное явление, наблюдаемое в различных системах и масштабах. Впервые описанная Христианом Гюйгенсом в 17 веке, синхронизация была знаменито проиллюстрирована синхронным колебанием его маятниковых часов. Теперь ученые доказали, что даже бактерии E. coli — одноклеточные организмы длиной всего несколько микрометров — могут демонстрировать подобное поведение.
«Наблюдение за бактериями, “танцующими синхронно”, не только демонстрирует красоту природы, но и углубляет наше понимание микроскопических истоков самоорганизации среди мельчайших живых организмов», — комментирует Фарбод Алиджани, доцент факультета машиностроения TU Delft.
В рамках исследования ученые использовали точно спроектированные микрополости, которые захватывают отдельные клетки E. coli из общей популяции. Внутри этих круглых полостей бактерии начали совершать вращательное движение, похожее на движение маятниковых часов. Соединив две полости крошечным каналом, специалисты заметили, что через некоторое время две бактерии начали синхронизировать свои движения.
«Эта синхронизация происходит из-за гидродинамических взаимодействий, вызванных движением бактерий в связанной системе», — объясняет Алиджани. Команда количественно оценила эту силу связи и обнаружила, что скоординированное движение бактерий соответствует универсальным математическим правилам синхронизации.
Результаты исследования многообещающие. Они прокладывают путь для разработки микроинструментов, способных вызывать контролируемые колебания и синхронизацию в бактериальных системах. Такие инструменты могли бы помочь ученым изучать подвижность и координацию бактерий в замкнутых средах, обеспечивая лучшее понимание микробной активной материи.
Команда теперь изучает более сложные системы, соединяя несколько полостей для формирования обширных сетей синхронизированных бактерий. «Мы хотим узнать, как ведут себя эти сети, и можем ли мы спроектировать еще более сложные динамические движения», — заключает эксперт. По словам Алиджани, результаты позволят разработать новый подход к скринингу лекарств, например, путем измерения изменений потока жидкости и сил, вызванных движением бактерий до и после введения антибиотиков.
Тем временем в России создали материал для люминесцентных термометров.
