Броуновское движение лишает бактерии еды

Американские исследователи выяснили, что же на самом деле движет бактериями. Законы природы оказались для микроорганизмов важнее желания поесть.

Группа ученых из Университета Брауна (Brown university) наблюдала за движением бактерии вида Caulobacter crescentus. Сочетание гидродинамики и броуновского движения ставит простейших в неловкое положение: силы природы оказываются сильнее их.

Когда человек плавает в бассейне, то движется он в основном за счет мускульной силы. Для более мелких живых организмов ситуация осложняется: для микроорганизма сопротивление среды даже в воде оказывается таким, как если бы человек плыл, например, в меде. Перспектива приятная, но даже для физически крепких людей тяжелая. Слишком велико сопротивление среды по сравнению с движущей силой.

С помощью физических методов удалось исследовать динамику одноклеточного организма Caulobacter crescentus. У него есть жгутик для перемещения. Механизм движения следующий: тело и хвостик создают вращение в разные стороны, что и обуславливает перемещение бактерии. Из-за этого она движется по спирали (как по пружинке, например). Больше того, с этой траектории ее сбивает еще и броуновское движение – естественное тепловое движение частиц.

В конечном итоге наблюдается еще одно неприятное явление. По мере приближения к границе раздела фаз жидкости с твердым (например, в природе это дно) из-за гидродинамических особенностей амплитуда спирали сужается. А ведь на такой границе раздела фаз как раз и находится их корм. И несчастная бактерия не может нормально прицелиться на источник своего пропитания.

По словам исследователей, они наконец-то поняли, почему бактерии держатся не на самой границе раздела фаз, хотя именно там корм. Также исследователи надеются применить свои данные для других систем, где небольшой объект перемещается вдоль границы раздела фаз.

Результаты работы опубликованы 19 ноября в пресс-релизе университета.