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科学家观察到细菌从表面陷阱中滚落出来

在追踪大肠杆菌的运动时,一组法国研究人员注意到细菌在固体表面附近呈圆形运动。在Zamboni熨平冰面之前,追迹一圈又一圈,几乎就像是奥林匹克花样滑冰场。科学家一步一步地打破了大肠杆菌的常规,他们发现了一个标志性的举动-表面翻滚。该工作于5月5日发表在《生物物理杂志》上。

细菌可以作为个体生活,可以在环境中自由游动,但最终,它们在表面上沉降,形成菌落和生物膜。为此,细菌随机翻滚以减慢速度,并在三维方向上重新定位自身,以探索并找到理想的环境。

里昂高等师范学校的生物物理学家第一作者劳伦斯·勒梅勒(Laurence Lemelle)说:“滚筒非常有趣。细菌本身并不知道环境对它们有利。” “它不知道去哪里,如何感觉。但是它知道过去的环境比现在好还是坏。” 细菌利用收集到的信息停止翻滚或降低翻滚的频率。她说:“这意味着你会更加朝着一个方向游泳。最后,从统计学上讲,人口会朝着优惠条件游去。”

一些研究声称细菌不会翻滚,只会在靠近表面时才会游泳。但是莱梅勒和她的同事们说,这一说法听起来不太可能。物理学预测,如果细菌游动,细菌将被困住,并在表面无限循环。

但是,要追踪这些微小的生物并不容易。细菌以几条被称为鞭毛的尾巴向前推进,细菌在一秒钟内游泳的速度是其身体长度的20倍,翻滚的速度甚至更快,仅为十分之一秒。实际上,即使您的相机具有足够的分辨率可以拍摄细菌,您也可能会错过这次摔倒的机会。为了仔细观察细菌如何从表面逸出,研究小组制造了配备了夜视仪的高倍率,高灵敏度,高速摄像头。

记录表明,当细菌在水面附近游泳时,水在水面附近的身体上的摩擦会导致轨迹弯曲。为了防止被困在表面的圆圈中,细菌会滚落。它减速,鞭毛之一摇晃不稳,重新定位前进的方向。在某些情况下,例如游泳者推下游泳池的墙壁,摇动的鞭毛会在水面踢动,从而使转弯更加锐利。然后,野生鞭毛回到束中,使细菌加速繁殖,然后回到游泳状态。

Lemelle说:“我们现在知道细菌可以在表面上翻滚,而这些翻滚是非常特殊的。” “阐明这些暴跌所强调的地表勘探策略是未来的重要一步。”

对于细菌而言,翻滚可以使它们从表面逸出,使它们能够在其他地方定居并优化对表面本身的探测。细菌可以在细胞表面游动,直到它们与特定的受体接触以优化感染。它们还可以游动以沉淀在难以清洁形成细菌生物膜的表面上,该细菌生物膜可能具有抗药性。

Lemelle说:“在大流行,COVID大流行之前,很难说服人们我们需要预期并开发替代方法来减少表面生物污染。” 人们就像,'我们有很多抗生素。有抗药性,但我们有时间。' 从医学的角度来看,了解细菌的近表面翻滚事件可以帮助限制表面的生物污染并开发抗菌方法。”

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