Las bacterias pueden nadar contra la corriente, y a menudo este es un problema grave, por ejemplo, cuando se propagan en tuberías de agua o en catéteres médicos. Hasta ahora no ha quedado claro cómo logran hacerlo. Un equipo de investigación internacional, que incluyeAndreas Zöttl, de TU Wien Viena, pudo responder a esta pregunta: con la ayuda de experimentos y cálculos matemáticos, se encontró una fórmula que describe todos los aspectos esenciales de este sorprendente comportamiento del movimiento bacteriano, lo que podría hacer posible prevenir oal menos ralentizar la propagación de bacterias mediante el diseño de superficies de tubos especiales. Los resultados ya se han publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Entre física y biología
Muchos tipos de bacterias, como la E. coli las bacterias, que a menudo pueden convertirse en un peligro para la salud en el agua, se mueven con la ayuda de pequeñas colas de flagelos. "Esto es muy diferente del movimiento de un pez", dice Andreas Zöttl del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Viena deTecnología: "Los peces sienten la dirección de la corriente y pueden decidir nadar en una dirección específica. Las bacterias son mucho más simples. Su comportamiento puede explicarse por leyes físicas muy básicas".
Las bacterias a menudo se acumulan en las superficies desbordadas por líquidos; esto puede ser la cabina de ducha mal limpiada, una tubería de aguas residuales o incluso un catéter. "El comportamiento de la bacteria es particularmente interesante en esas superficies", dice Andreas Zöttl, "porque resultaque es precisamente allí, directamente en las superficies, donde las bacterias a menudo migran contra la corriente. Por lo tanto, no son arrastradas por las aguas residuales, sino que se desplazan aguas arriba ". Junto con colegas de la Universidad de Stanford, la Universidad de Oxford y el ESPCI en ParísAndreas Zöttl se propuso encontrar una explicación física para este efecto.
Teoría y experimento
Andreas Zöttl utilizó métodos matemáticos: calculó cómo se puede alinear y rotar una bacteria en un líquido que fluye, cómo interactúa el flujo con el movimiento de los flagelos y qué posibilidades de movimiento resultan de esto ". Esto lleva al resultado notable de que existeson tipos de movimiento diferentes, claramente distinguibles, dependiendo de la fuerza del flujo ", explica Andreas Zöttl.
En corrientes lentas, las bacterias simplemente giran en círculo, en cierto punto comienzan a moverse contra la dirección del flujo. En corrientes aún más fuertes, oscilan hacia adelante y hacia atrás en la superficie, o se separan en dos grupos diferentes quemoverse en diferentes direcciones. Con una sola fórmula matemática, se puede explicar toda una gama de patrones de movimiento bacteriano.
Al mismo tiempo, se han desarrollado nuevos métodos tecnológicos en París para medir los movimientos de bacterias individuales con microscopios especialmente controlados, y estas mediciones revelaron exactamente los mismos tipos de movimiento claramente distinguibles que los cálculos teóricos habían mostrado antes ". Estonos dice que nuestra teoría es correcta ", dice Andreas Zöttl." Lo que es particularmente bueno de esto es que los resultados son muy sólidos: no dependen sensiblemente de ningún detalle, por lo que nuestra fórmula se puede aplicar a muchos tipos diferentes de bacterias."Incluso las hebras de ADN que flotan en el plasma celular pueden describirse correctamente con la nueva teoría".
El equipo espera que la comprensión recién obtenida del movimiento bacteriano les permita encontrar métodos que eviten que las bacterias se muevan ". En el futuro, podría ser posible equipar los catéteres con una estructura de superficie geométrica específica que evite que las bacterias migren contra la corriente", espera Andreas Zöttl.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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