Эксперимент с микролабиринтами наглядно показал разницу между «умными» бактериями и мутантами: первые используют столкновения как ориентир, а вторые быстро образуют заторы.
Ученые сравнили обычные бактерии с мутантным штаммом Источник: Unsplash.com
Ученые из Института биоинженерии EPFL раскрыли, как бактерии Pseudomonas aeruginosa балансируют между групповым движением и самостоятельным исследованием пространства. Механизм, основанный на реакции на столкновения, помогает микроорганизмам избегать заторов и эффективно осваивать новые территории.
В ходе эксперимента исследователи сравнили бактерии дикого типа с мутантным штаммом, лишенным гена, отвечающего за реакцию на столкновения. Мутанты, двигаясь в одиночку, преодолевали большее расстояние, но в группе быстро скапливались в плотные пробки. В микролабиринте ситуация стала особенно наглядной: лишь 1% мутантных бактерий нашли выход за четыре часа.
Конкуренция между диким типом Pseudomonas aeruginosa (пурпурный) и мутантом ∆pilH (синий)Источник: Федеральная политехническая школа Лозанны
Клетки дикого типа вели себя иначе: частые касания соседей служили им сигналом к развороту и помогали сохранять подвижность даже в плотной толпе. В лабиринте они исследовали в среднем 92% пространства, а 20% в итоге добрались до выхода. Ученые фиксировали поведение с помощью микроскопии в реальном времени, трекинга отдельных клеток, компьютерного моделирования и специально созданных микролабиринтов.
Открытие изменило представление о навигации бактерий: коллективный порядок оказался не просто следствием физических законов, а активно управляемым процессом. Понимание этого механизма важно сразу в двух сферах: оно уточняет распространение инфекций и формирование биопленок, а также может лечь в основу алгоритмов для роев роботов, которым нужно перемещаться в переполненных или незнакомых средах.
.png "Получай новости на почту. Подписаться")