【愛出風頭的細菌能闡明腫瘤的生長】

明道

【愛出風頭的細菌能闡明腫瘤的生長】

 

盛宴和饑荒： 營養水準影響細菌菌落的形狀

細菌可聚集大量的日常生活中，從水管到牙齒，傳播有害疾病過程中的表面。

科學家設想這種殖民地的增長依靠細菌能夠推動自己朝的食物源，但一群物理學家在蘇格蘭現在顯示殖民地擴大發生，當他們成長和撞到另一個的細菌間的簡單機械斥力只不過使用。

這種見解可以提高我們的理解，對抗生素的耐藥性，研究者說，和可能甚至説明與癌症作鬥爭。

科學家利用細菌菌落的電腦模型來更好地瞭解一些這些無處不在的結構的關鍵特徵。

一個參數的極大是增長的興趣的殖民地速度的因為這決定了疾病可以如何迅速蔓延。

另一個重要特點是一個殖民地的形狀。

細菌的繁殖迅速，其中增加的可能性，他們將會發生變異，獲得對抗生素的耐藥性。

但再生產需要營養，這是可能的新形成的細菌會被鄰近細胞在比賽中達到的營養物，殖民地的邊緣上有更大量的毆打。

殖民地的形狀可以聽寫競賽的結果。

根據現有模型，基於理論的羅奈爾得 · 費雪的生物學家和數學家 Andrey 柯爾莫哥洛夫在 1930 年代，細菌菌落形態和生長速度取決於兩布朗運動-運動-一樣擴散的營養物質和細菌的隨機，但活動的議案。

但是，這些模型失敗來描述的菌落生長在一個表面上的細菌往往不能推動自己的行為。

作為 '活性物質' 細菌

在最新的工作、 Fred 法雷爾和愛丁堡大學的同事們，工作與馬克斯 · 普朗克研究所 Oskar Hallatschek 為動力學和自組織在德國哥廷根，著手建立機械力量的重要性在密集的殖民地的細菌在固體基質上的增長。

越來越多的物理學家調查等遠離熱平衡態，團隊存在的"活性物質"也出於最近的研究表明機械壓力可以影響生長和死亡速率的細胞，包括癌症細胞的一部分。

研究人員的模型非自我推進的單細胞的細菌的演化入手的單個儲存格或者一行儲存格，他們逐漸耗盡生長和分裂的營養物質所包圍。

每種細菌被認為是彈性杆，沿其長度的增長和其中分裂為兩個，當它達到一定的大小。

隨著它的擴大，這種細菌推動的是它最近的鄰居，創造運動根據它與它們的彈性力。

研究人員發現，這種機械力推殖民地向外，允許它克服表面的摩擦。

推力量強度增加導致增長較快的殖民地。

他們還發現隨著它擴大殖民地將的形狀取決於細胞的生長速率的營養素可用金額的比率。

營養水準較低時殖民地形成的樹枝來找到更多的食物，而與豐富供應殖民地變成圓形的像實驗中觀察到。

需要無擴散

無菌的擴散成就了這種行為與費舍爾 — — 柯爾莫哥洛夫模型，相反它還依賴于小上擴散的營養物質。

法雷爾的同事Bartek 瓦茨瓦夫指出，從新的模型結果可以實驗由圍細菌菌落為 2D 內微流控陣列，然後成像它，看看它是如何迅速地生長。

而較舊的模型預測的增長應該是線性，新的一個人說它應該要麼要慢比線性或指數。

有只有兩個維度，然而，該模型的實用程式將是有限的根據瓦茨瓦夫。

但他補充基本的 3D 模型的擴展並繁殖的主要結果。

他解釋說新形成的菌落可以作為單個圖層的細胞，簡要地存在但殖民地迅速建立連續層。

此外，他指出，許多細菌交換彼此溝通的化學物質，這種信號未納入當前模型中。

然而，他說該模型可以類比在患皮膚癌黑色素瘤，其中，他解釋說，從開始的細胞基本持平殖民地的早期階段會發生什麼。

看著突變

瓦茨瓦夫補充說該集團現在正在擴展版本的模型，使他們能夠直接調查細菌的力學性能是如何影響生產的潛在耐抗生素基因突變率。

這樣做研究人員承擔一定比例的細菌是突變品種，這些細胞可以比其他人快點長大。

他們然後計算的概率耐藥突變細胞可以達到領先于其競爭對手的營養物質，形成大量的細胞。

這項研究，長期目標說瓦茨瓦夫，是開發的藥物，可以控制儲存格，這些儲存格，獲取抗生素耐藥的幾率較低的力學性能。

這只是一個假設，"他警告說，"但是，最終希望是它將一天有可能修改力學相互作用通過應用一種藥物。

這項研究發表在物理評論快報.

關於作者

愛德溫 · 裡奇是一個科學作家，設在羅馬

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Foct%2F22%2Fpushy-bacteria-could-shed-light-on-tumour-growth