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      細(xì)菌改變了液體的特性并逃脫了誘捕
      
			
      
				2019-06-14 09:09:53
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      靈活的尾巴允許游泳細(xì)菌稀釋周圍的液體，并在沿著墻壁或障礙物被困時(shí)自由。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)影響醫(yī)療，工業(yè)和農(nóng)業(yè)表面細(xì)菌的生長(zhǎng)受到控制。研究人員在賓夕法尼亞州立大學(xué)的這項(xiàng)新的研究，發(fā)表在最近一期的英國(guó)皇家學(xué)會(huì)雜志的發(fā)行接口，使用數(shù)學(xué)模型來(lái)了解細(xì)菌紡紗毛的鞭毛的集合為推進(jìn)共同行動(dòng)像是從尾克服部隊(duì)使用流動(dòng)的液體和導(dǎo)航復(fù)雜的環(huán)境。
      

      細(xì)菌改變了液體的特性并逃脫了誘捕
      

      “細(xì)菌是地球上最豐富的生物，通常存在于液體中，”賓夕法尼亞州立大學(xué)數(shù)學(xué)研究助理，該研究的作者M(jìn)ykhailo Potomkin說(shuō)。“我們從最近的實(shí)驗(yàn)研究中了解到，細(xì)菌可以降低溶液的有效粘度 - 內(nèi)部摩擦力，這有助于它們更容易移動(dòng)。
      

      “在細(xì)菌濃度較大的溶液中，這是由于細(xì)菌的集體運(yùn)動(dòng)有效地使溶液稀釋，但在細(xì)菌含量較少的稀溶液中也觀察到粘度降低，”Potomkin補(bǔ)充說(shuō)。“這種效應(yīng)可以通過(guò)細(xì)菌翻滾 - 細(xì)菌方向的隨機(jī)變化來(lái)解釋 - 但是在不發(fā)生這種翻滾行為的細(xì)菌菌株中也報(bào)告了類似的粘度降低。我們的工作表明，細(xì)菌的鞭毛可能是負(fù)責(zé)任的。 “。
      

      研究小組利用數(shù)學(xué)模型證明，靈活的鞭毛可以幫助細(xì)菌克服分子間的局部力，降低粘度并有效稀釋液體。這種理解可能對(duì)仿生材料的創(chuàng)造具有重要意義 - 模擬生物學(xué)的人造材料 - 改變生物醫(yī)學(xué)或工業(yè)用途溶液的性質(zhì)。
      

      “為了了解我們是否可以控制溶液的粘度，我們需要了解細(xì)菌如何控制它，”Potomkin說(shuō)。“鞭毛在這種控制中起著關(guān)鍵作用。我們還研究了細(xì)菌如何通過(guò)在我們的模型中引入墻壁來(lái)使用鞭毛來(lái)導(dǎo)航更復(fù)雜的環(huán)境。細(xì)菌往往積聚在墻壁或障礙物上，并且它們經(jīng)常被卡在墻壁上游動(dòng)。我們證明了這一點(diǎn)。具有彈性的彈性鞭毛有時(shí)可以幫助細(xì)菌逃脫這種誘捕，例如當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)添加到溶液中并增加細(xì)菌的活力時(shí)。
      

      在生物醫(yī)學(xué)裝置(例如導(dǎo)管)上構(gòu)建的細(xì)菌以及生物膜形式的工業(yè)和農(nóng)業(yè)管道和排水管難以去除并且可以抵抗殺生物劑和抗生素。了解細(xì)菌如何從墻壁中逃逸，最終可以告知控制或防止這些通常具有破壞性的生物膜形成的方法。另一種應(yīng)用可能是開(kāi)發(fā)更好的捕獲細(xì)菌的方法，例如識(shí)別液體中的細(xì)菌類型或?qū)⑵溥^(guò)濾掉。
      

      “我們的研究結(jié)果表明，如果你想捕獲細(xì)菌，那么簡(jiǎn)單的陷阱可能就不夠了，”賓夕法尼亞州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程，化學(xué)和數(shù)學(xué)哈克教授，該論文的高級(jí)作者Igor Aronson說(shuō)。“我們需要生產(chǎn)更復(fù)雜的東西。使用彈性鞭毛是一種運(yùn)動(dòng)細(xì)菌對(duì)其環(huán)境作出反應(yīng)以保持在惡劣條件下的一種方式。”
      
			

			
        
      
			
      
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