Ferngest
Ferngesteuerte
Mikroschwimmer
Gelenkte
Bewegungen von Bakterien an Oberflächen simuliert
Manche
Bakterienarten fangen in der Nähe von Oberflächen an zu kreisen, ähnlich wie
ein Fahrzeug, dessen Räder auf einer Seite von der Fahrbahn abkommen. Wie eng
und in welcher Richtung die Bakterien ihre Kreise ziehen, hängt von der
Gleitfähigkeit der Oberfläche ab, wie Jülicher Physiker mithilfe von
Computersimulationen ermittelt haben. Die Berechnungen zeigen auch, wie sie
sich durch modifizierte Oberflächen auf eine gerade Bahn lenken lassen. Diese
Erkenntnis könnte nützlich sein, um verschiedene Bakterienarten für
biomedizinische Untersuchungen voneinander zu trennen.
Jülich –
Salmonella typhimurium und Escherichia coli sind als Krankheitserreger bekannte
Darmbakterien. Sie und verwandte Einzeller werden aufgrund ihrer Form auch
„Stäbchenbakterien“ genannt. In ihrer Zellwand sind zahlreiche
korkenzieherartig geformte Proteinfäden verankert, die Flagellen. Jedes
Flagellum besitzt einen eigenen Motor, der es in Drehung versetzt, und die
Bakterien ähnlich wie durch eine Schiffsschraube vorwärts bewegt. Doch nicht
nur das, daneben rotieren auch die zylinderförmigen Bakterienkörper selbst, und
zwar entgegengesetzt zu den geißelförmigen Fortsetzen.
Ursache für
die krummen Bahnen in der Nähe der Oberfläche sind Scherkräfte, die durch
Geschwindigkeitsunterschiede in der Flüssigkeit zwischen bewegtem Einzeller und
ruhender Oberfläche hervorgerufen werden. Theoretische Physiker des
Forschungszentrums Jülich haben nun mithilfe mesoskopischer
Computersimulationen eine Formel gefunden, mit der sich diese Bewegung der
Bakterien exakt vorhersagen lässt. Das Forschungsprojekt wurde von der
Volkswagenstiftung finanziell unterstützt.
Illustration der kreisförmige Bewegung von Bakterien, wie Escherichia coli, in der Nähe einer Oberfläche.
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