鞭毛を回転させて前進する: 有名な実験室微生物である大腸菌など、一部の種類の細菌は、プロペラのような付属器官を使って自らを動員することが知られています。細胞表面の毛状構造を動かすことにより、細菌は不利な条件から逃れたり、興味深い標的の痕跡を追跡したりすることができます。大腸菌の世界は通常ぬるぬるしているため、粘稠な液体中での優れた運動能力は非常に役立ちます。たとえば、これらの微生物の友好的な株は人間の健康な腸内細菌叢の一部ですが、病原性のバージョンもあります。大腸菌が水性媒体よりも粘性媒体の中でよりよく移動できることは 1970 年代から知られていましたが、その理由は現在まで不明のままです。フィラデルフィアのペンシルバニア大学の研究者たちはこの問題に取り組んでいます。
小さな水泳選手たちの跡で
「以前とは異なり、現在では液体の材料特性をより正確に特徴付けることができます」とアリソン・パテソン氏は説明します。 「これにより、これらの特性の変化を細菌の遊泳行動の変化と体系的に結びつけることが可能になり、プロセスについての分子的な洞察が得られます。」最新の顕微鏡技術を使用して、研究者らは移動中の個々の細菌を追跡し、ポリマー分子との相互作用を記録することもできました。これらの物質は媒体の粘度に影響を与えます。その量に応じて、液体の粘度は多かれ少なかれ変わります。
より水性の媒体では、細菌の個々の鞭毛がより激しく群がり、その結果、全体として駆動器官の方向性の低い動きが生じることが判明した。これにより、細菌は前方によろめき、ジグザグに進むことになります。 「しかし、粘性のある液体の中では、その動きはライフルの弾丸のように弾道的です」と共著者のパウロ・アラティア氏は説明します。 「彼らはまっすぐに泳ぎ、ほとんど回転しないので、素早く前に進みます。」研究により、粘性液体中のポリマーがこの効果の基礎を形成していることが明らかになりました。この分子は鞭毛にサポートを提供し、水泳動作の効率を高めます。
医学的意義
研究者らによると、その結果の重要性は生物学的なパズルを解くだけではない。無害な大腸菌に当てはまることはおそらくその有害な近縁種にも当てはまるため、微生物の移動機構に関する知識は医学研究にとって重要となり得る。 「私たちが発見したような要因は、細菌がどの程度の速さで広がるかを決定する上で重要である可能性があります」とアラティア氏は言う。
