Kultur & Gesellschaft

Die erstaunliche Fähigkeit der kleinen Lebewesen kann problematisch sein © APA (dpa)
Die erstaunliche Fähigkeit der kleinen Lebewesen kann problematisch sein © APA (dpa)

APA

Forscher können bakterielles Gegen-den-Strom-Schwimmen berechnen

12.08.2019

Bakterien schaffen es mitunter, sich auch gegen den Flüssigkeitsstrom zu bewegen. Ein Forschungsteam um Wissenschafter der Technischen Universität (TU) Wien hat das Phänomen im Rahmen einer im Fachblatt "Nature Communications" veröffentlichten Studie nun physikalisch beschrieben. Das könnte künftig dabei helfen, unerwünschte Wanderungen zu verhindern.

Die erstaunliche Fähigkeit der kleinen Lebewesen, sich auch gegen den Strom zu bewegen, ist nämlich vor allem dann problematisch, wenn sich etwa Krankheitserreger die Wasserleitungen oder Röhrchen von Kathetern emporkämpfen. Wie Bakterien das bewerkstelligen, sei bisher aber nicht vollständig geklärt gewesen, heißt es in einer Aussendung der TU.

Bakterien sind nicht nur deutlich kleiner als Fische sondern verfügen auch über ein völlig anderes Antriebsystem. So bewegen sich E.coli mittels kleiner Geißelschwänzchen fort (Flagellen). "Ihr Verhalten lässt sich durch ganz grundlegende physikalische Gesetzmäßigkeiten erklären", so Andreas Zöttl vom Institut für Theoretische Physik der TU.

Zusammen mit Experten der Universität Stanford (USA), der Universität Oxford und dem ESPCI in Paris analysierten die Wissenschafter vor allem das Verhalten von Bakterien an Oberflächen, die von Flüssigkeiten überströmt werden - sprich etwa die Verhältnisse unmittelbar an der Wand von Rohren. Dort sei ihr Verhalten nämlich "besonders interessant. Es zeigt sich nämlich, dass die Bakterien genau dort, direkt an den Oberflächen, oft gegen den Strom wandern", so Zöttl.

Unterschiedliche Bewegungsarten

Anhand von mathematischen Überlegungen darüber, wie Strömung und Flagellen zusammenwirken, ergaben sich unterschiedliche Bewegungsarten. Diese richteten sich nach der Stromgeschwindigkeit. Den Berechnungen zufolge steht den Kleinstlebewesen etwa ein Schwimmmodus zur Verfügung, bei dem sie sich im Kreis bewegen, um sich ab einer gewissen Geschwindigkeit gegen den Strom zu bewegen. Wurde der Fluss schneller, ergab die von den Forschern entwickelte Formel auch eine Bewegung, bei der die Bakterien sozusagen zitterten, sich in mehrere Gruppen aufteilten und getrennt voneinander hinaufwanderten.

All diese Bewegungsmodi fanden die Kollegen aus Paris dann auch im Rahmen ihrer Analysen mit speziellen Mikroskopen. Zöttl: "Das zeigt uns, dass unsere Theorie richtig ist." Überdies habe sich ergeben, dass die Formel auf viele verschiedene Bakterien angewendet werden könne.

Dieses neue Wissen soll nun dafür genutzt werden, etwa Krankheitserreger beim Gegen-den Strom-Schwimmen zu behindern: "Vielleicht kann man in Zukunft Katheter im Inneren mit einer bestimmten geometrischen Oberflächenstruktur ausstatten, die Bakterien an der Wanderungsbewegung gegen den Strom hindert", so der Wissenschafter.

Service: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-11360-0

STICHWÖRTER
Physik  | Biologie  | Mathematik  | Wien  | Wissenschaft  | Naturwissenschaften  |
Weitere Meldungen Kultur & Gesellschaft
APA
Partnermeldung