Ғалымдар бактериялардың беттерде қозғалуының бұрын белгісіз болған механизмін анықтады, ол үшін жіпшелердің болуы қажет емес. Колонияның шетінде бактериялар қанттарды өңдеп, метаболиттер бөледі және осмотикалық қысым тудырады. Бұл қысым микроскопиялық «толқын» жасайды, оның үстінде бактериялар алға жылжиды.

Бактериялардың қозғалуының белгілі тәсілдері

Сұйық ортада бактериялар әдетте жіпшелерін айналдыру арқылы қозғалады. Дегенмен, олар қатты беттерде де қозғала алады. Мысалы, мембранадағы өсінділер — пили арқылы, олар субстратқа жабысып, бактерияны тартады немесе арнайы ақуыздардың көмегімен, бактерияны бетте гусеница сияқты домалатуға мүмкіндік береді. Соған қарамастан, қатты беттердегі қозғалыс механизмдері әлі толық зерттелмеген.

Жаңа механизм: жіпшесіз қозғалыс

Journal of Bacteriology журналында жарияланған зерттеуде ғалымдар бактериялық колониялардың қоректік орта бетінде баяу таралуы — роение құбылысын зерттеді. Бұған дейін бұл қозғалыстың нақты қалай жүретіні белгісіз еді: мүмкін, жіпшелердің айналуы немесе басқа механизмдер арқылы болар деп ойлаған.

Мұны анықтау үшін зерттеушілер сальмонелла мен ішек таяқшасында жіпшелердің түзілуіне жауап беретін гендерді өшіріп, бактерияларды құрғақ агар табақшаларына орналастырды. Жіпшелерсіз бактериялар қозғалмайды деп күтілген, бірақ олар қозғалысты жалғастырды.

Феноменді түсіндіру жолдары

Ғалымдар бактериялар ортаға беттік-белсенді заттар бөліп, қозғалысты жеңілдетеді деп болжады. Бұл гипотезаны тексеру үшін Петри табақшаларына Tween-80 беттік-белсенді затын қосты, қозғалыс күшейеді деп күткен. Бірақ бактериялар қозғалысын дерлік тоқтатты, бұл беттік-белсенді зат тек көмектеспей, керісінше, кедергі келтіретінін көрсетті.

Кейінгі бақылаулар қозғалыс тек қанттар, мысалы, глюкоза болғанда ғана жүретінін көрсетті. Бұл механикалық қозғалыстан гөрі, қанттарды өңдеудің жанама өнімдеріне байланысты болуы мүмкін деген ойға әкелді.

Ферментация мен осмотикалық қысымның рөлі

Эксперименттер қозғалыс тек бактериялар ашыта алатын қанттарда ғана болатынын көрсетті. Қоректік ортаға қышқыл ортада түсін өзгертетін pH-индикатор қосты. Колония таралған сайын артында ашық сары қышқыл із қалдырды — бұл ферментацияның тікелей дәлелі. Талдау нәтижесінде қанттарды өңдеудің өнімдері — ацетат пен формиат анықталды.

Ғалымдар гендік инженерия арқылы бактерияларда ферментация үшін қажет негізгі генді өшіргенде, қозғалыс толық тоқтады.

Жаңа механизм қалай жұмыс істейді

Ашыту өнімдері — тұздар — колония шетінде жиналып, жоғары осмотикалық қысым тудырады және қоректік ортаның желе тәрізді құрылымынан су тартып алады. Бұл су ағыны колонияның алдыңғы шетінде микроскопиялық толқын түзеді, сол толқын бактерияларды алға итереді.

Оптикалық профилометрия көмегімен зерттеушілер биіктігі шамамен 60 микрометр болатын, адам шашынан жіңішке су жолағын анық көрді.

«Свошинг»: бактериялар өз толқынында жүзеді

Бактериялар қанттарды жеп, тұзды метаболиттер бөледі, олар ортадан су тартады. Бұл су колония шетінде толқын түзеді, сол толқынмен бактериялар әрі қарай таралады. Осылайша, бактериялар өздері жасаған толқында жүзгендей болады. Ғалымдар бұл құбылысты «свошинг» деп атады — жағаға соғылған толқынға ұқсатып.

Ашылудың маңызы

Бактериялардың беттерде қозғалуы — катетерлерде, импланттарда және жараларда биоқабық түзілуінің негізгі кезеңі. Колониялардың таралуына қарсы дәстүрлі әдістер көбіне жіпшелерді бұғаттауға бағытталған. Жаңа зерттеу жіпшелерді өшіргенде де бактерияларда беттерді колонизациялаудың таза физикалық, балама жолы бар екенін көрсетті. Бұл инфекцияларға қарсы жаңа әдістерді әзірлеуде ескерілуі тиіс маңызды жайт.