Vórtice Bacteriano: Explicación Del Comportamiento 'Impar' De Los Microbios

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Las bacterias en una gota de agua forman espontáneamente un vórtice giratorio, con bacterias en el borde exterior moviéndose en una dirección mientras que las del interior se mueven en la dirección opuesta.

Las bacterias son algunos de los organismos más simples, pero son capaces de comportamientos sorprendentemente complejos. Cuando Bacillus subtilis Las bacterias, una especie que normalmente se encuentra en el intestino humano, se colocan en una gota de agua, los organismos crean un vórtice, con las bacterias en el exterior nadando en una dirección y las del interior nadando en sentido contrario.

"No había una manera intuitiva de explicar lo que estaba sucediendo con el vórtice de doble movimiento. Fue muy desconcertante", dijo Enkeleida Lushi, ingeniera de la Brown University en Rhode Island y autora principal del estudio, publicada el lunes 23 de junio en Revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias, dijo en un comunicado.

Ahora, Lushi y sus colegas pueden haber encontrado una explicación para el extraño comportamiento. Una simulación por computadora reveló que a medida que las bacterias a lo largo de los bordes nadan en una dirección, empujan el líquido hacia atrás, forzando a las bacterias internas a nadar en la dirección opuesta. [Ver video de bacterias nadando en un vórtice]

Los investigadores dijeron que el fenómeno es un ejemplo de unidades individuales en la naturaleza que trabajan colectivamente. Comprender este comportamiento puede ayudar a los investigadores a descubrir formas de controlarlo, lo que podría prevenir la propagación de infecciones en el cuerpo humano.

Investigadores de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido demostraron el fenómeno del vórtice en 2013, pero no pudieron explicar por qué los microbios se comportaron de esta manera. Lushi también estaba en Cambridge cuando comenzó a trabajar en el problema.

Primero, Lushi desarrolló una simulación que modelaba solo las interacciones mecánicas entre bacterias individuales. El modelo mostró que las bacterias que nadan al azar en un espacio circular limitado tienden a orientarse entre sí con el mismo ángulo con respecto al borde circular.

Pero esto no explicaba por qué los organismos en el interior del círculo se movían en dirección opuesta a los del exterior. Las bacterias son solo una fracción del ancho de un cabello humano, por lo que el líquido se siente muy viscoso para ellos, dijeron los investigadores.

A continuación, Lushi y sus colegas crearon una simulación que incorpora el flujo de fluido generado a medida que las bacterias se mueven. Los microbios nadan utilizando pequeños dispositivos con forma de sacacorchos llamados flagelos, que impulsan a las bacterias hacia adelante mientras empujan el líquido hacia atrás. [Ver video de bacterias nadando en un vórtice]

En esta simulación, las bacterias se alinearon en la misma dirección alrededor de los bordes, produciendo un flujo en la dirección opuesta. Los microbios en el medio no pueden nadar contra esta corriente, por lo que se mueven con ella, lo que da como resultado un patrón de vórtice swirly.

"Es un modelo muy básico, pero al final, captura muy bien este fenómeno", dijo Lushi. "Se demostró que cualquier estudio de microbios suspendidos en un líquido no debería ignorar el movimiento de ese líquido, podría tener importantes repercusiones en los microbios".

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