Открыта способность бактерий проникать в нанощели

На первый взгляд кажется, что бактерии могут проникнуть куда угодно. Но что происходит, когда микроорганизм оказывается на пороге щели, размер которой меньше его собственного диаметра? Именно таким вопросом задались учёные из института нанотехнологических исследований Кавли университета Делфта (TU Delft — Kavli Institute of Nanoscience).

Примерно так выглядели бы бактерии, проходящие сквозь нанопрепятствие, которое им учинили исследователи, если бы люди могли наблюдать их напрямую (иллюстрация Kavli TU Delft/Tremani).

Исследователи создали миниатюрную систему, состоящую из двух полостей, соединённых канальцем шириной 50 микрометров и высотой меньше микрометра. В одну из полостей сначала поместили бактерии группы кишечной палочки (Escherichia coli), а чуть позже и сенную палочку (Bacillus subtilis). Учёные захотели понять, смогут ли микроорганизмы проникнуть сквозь канал в другую полость. Чтобы легче было наблюдать за микробами, их генетическими изменили, в результате они начали флуоресцировать.

Биологам было известно, что в обычных условиях микроорганизмы довольно активно плавают. В ходе проведённых экспериментов выяснилось, что эти микробы остаются столь же подвижными даже в нешироких проходах (всего-то на 30% толще их самих).

В более узких трещинах (меньше одного микрометра) бактерии останавливаются, но в скором времени, оценив ситуацию, меняют тактику "передвижения". Они начинают расти и делиться, таким образом проникая (протискиваясь) дальше. Исследователи зафиксировали случай, когда E. coli пробралась сквозь проход в половину собственной ширины.

E. coli добились-таки своей цели. Сверху показана схема эксперимента, снизу фото микроорганизмов в канале (иллюстрация и фото Kavli TU Delft/Tremani).

Микроорганизмы при этом принимают экстремально плоскую форму. Ранее учёные не наблюдали ничего подобного, пишут авторы работы в статье, опубликованной в открытом доступе в PNAS. При этом микробы продолжают нормально существовать и выполнять все жизненные функции. (Видео можно посмотреть здесь.)

"Нас очень удивило то, что бактерии полностью расплющивались, — рассказывает доктор Ян Манник (Jaan M?nnik). – Они принимали всевозможные формы как в канале, так и на выходе из него. При этом бактерии ещё и умудрялись расти и делиться. Получается, что эти функции никак не зависят от их формы".

Что даёт это открытие человеку? Многое. Ведь не так часто химики (занимающиеся производством различных микро- и нанообъектов) пересекаются с микробиологами (изучающими бактерии), чтобы создать что-то совместно. Из-за отсутствия этого взаимодействия могут пострадать обычные люди.

Простейший пример: водяные фильтры, выпускаемые многими компаниями мира. Часто вредные микроорганизмы в них отсеиваются механическим способом, то есть посредством пор, размер которых меньше диаметра микробов. Теперь же выясняется, что бактерии всё-таки могут через них просочиться. Не меньшие проблемы могут возникнуть со здоровьем, если микроорганизмы начнут расти и размножаться в воздухоочистительных фильтрах или в имплантатах, внедряемых в организм человека.