механіка буття

Бактерії навчилися крутити шестерінки

Людська цивілізація небагато чого досягла б без тяглової сили великих тварин – биків , коней , буйволів і навіть слонів. Тепер їм на допомогу приходить зовсім крихітне створення : 5 -мікрона бактерія Bacillus subtilis .

Дослідники з Аргонської національної лабораторії змогли змусити сотні мікробів крутити шестерінки , в мільйон разів перевищують їх вагою. Вчені сподіваються , що експеримент може бути першим кроком у створенні нових матеріалів і пристроїв , здатних змішувати хімічні сполуки в мікроскопічних дозах , а також ефективніше виробляти і зберігати енергію. 50 « Біологічні системи дуже ефективні , – говорить один з організаторів експерименту , фізик Ігор Аронсон . – Ми повинні вчитися у них і користуватися ними ».

Аронсон вивчає матеріали , створені за допомогою « самосборки ». Цей процес дозволяє вирощувати – у хімічних або біологічних системах – складні структури з безладного нагромадження елементів . Таким чином виникають матеріали з новими властивостями , здатні , зокрема , ловити фотони на панелях сонячних батарей або затримувати електрони в батарейках .

Чотири роки тому Аронсон задумався над тим , чи можна створювати подібні структури з бактерій . Він використовував Bacillus subtilis , звичайну аеробну (тобто дихаючу киснем) бактерію , яка живе в грунті і пересувається за допомогою джгутика .

Ігор Аронсон , Андрій Соколов (тепер працює в Прінстоні ) та їх колеги з Північно -Західного університету знайшли спосіб помістити маленькі шестерінки діаметром 0,38 мм в живильний бульйон з бактеріями і змусити їх крутитися. Результати експерименту опубліковані в Доповідях Національної академії наук США ( PNAS ) .

Плаваючи спільно, бактерії рухаються в п’ять разів швидше , ніж поодинці. При цьому робота , яку вони здійснюють , збільшується двадцятикратно – цього цілком достатньо , щоб крутити шестерінки .

«Разом вони працюють як зграя птахів або риб’ячий косяк , – говорить Аронсон , – хіба що , на жаль , вони сліпі і розміром не вийшли , так що механіка руху зовсім інша ».

Навіть кількість бактерій має велике значення для успіху заходу: візьмете занадто мало , і їм не вистачить сил зрушити з місця , занадто багато – і вони просто злипнуться , утворивши біоплівку . Щоб шестерінки крутилися тільки в одному напрямку , зубці зробили несиметричними . Спочатку в живильний бульйон помістили одну шестерню , потім ще дві. Бактерії зрушили їх разом і стали крутити , як маленький моторчик (див. відео ) .

Аронсон вміє навіть включати і вимикати свій прилад . Якщо відключити подачу кисню в чашку з бактеріями , то протягом декількох мікросекунд механізм зупиняється. При відновлення подачі кисню шестерінки починають крутитися знову. « Це працює майже як педаль газу » , – каже дослідник .

Енергія , вироблена бактеріями , невелика, як і вони самі. Енергетичні проблеми Обами , зауважує Аронсон , з їх допомогою не вирішити. Але зате можна змішувати мікроскопічні обсяги хімічних речовин і створювати нові матеріали. І тоді з часом , бути може , бактерії самі будуть будувати шестерінки , які вони крутять .

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.