Докторант Тайлер Шендрук (Tyler Shendruk) и его коллеги из Оксфордского университета создали виртуальную модель миниатюрной «ветряка», которая вместо энергии ветра использует для своей работы поток движущихся бактерий кишечной палочки (E.coli). Статью об этом, опубликованную в журнале Science Advances, пересказывает сайт The Conversation.
Ученые смоделировали на компьютере плавание бактерий в жидкой питательной среде (агаре). После чего виртуально «поместили» в центр этой жидкости вращающийся на оси диск-ротор. Поскольку бактерии движутся хаотично, диск также двигался случайным образом, поворачиваясь то в одну сторону, то в другую.
Однако когда в ту же жидкость поместили уже несколько дисков, расположенных рядами, через равные промежутки друг от друга (на всякий случай еще раз напомним, что все это происходило в рамках компьютерной модели), характер их вращения внезапно стал стабильно упорядоченным. А именно, каждый ротор постоянно вращался в одном и том же направлении — по часовой стрелке или против, — причем направления вращения соседних дисков всегда были противоположными.
Шендрук с коллегами объяснили это тем, что бактерии образовали с дисками самоорганизующуюся систему. Каждый ротор стал центром обтекающего его со всех сторон потока бактерий, который движется всегда в одну сторону (отсюда и противоположность вращения соседних дисков). Можно сказать, что другого выхода у кишечных палочек и не было, ведь в противном случае их движение вообще бы остановилось.
Аналогичные процессы самоорганизации клеток, пишет Шендрук в своей статье, часто наблюдаются и в многоклеточных живых организмах — особенно в растущих тканях, когда масса клеток организованно движется в одно и то же место. «Это спонтанное, но слаженное действие», — отмечает ученый.
В целом, значение данной работы состоит не только в создании эффектной модели, демонстрирующей один из важнейших биологических принципов. Конечно, вырабатывать так энергию едва ли целесообразно, однако полученные результаты могут также помочь инженерам в разработке механизмов, включающих живые клетки. Такие механизмы уже разрабатываются: например, это похожий на ската робот, которого приводят в движение клетки сердечной мускулатуры.
Отметим, что ученые уже не в первый раз обнаруживают удивительные случаи кооперации между живыми клетками. В частности, недавно выяснилось, что дрожжи подкармливают только «родственников».
[Фото: Tyler Shendruk]
