研究称丝状蓝细菌借助手性滑动形成独特导航机制

蓝细菌被认为是地球早期最关键的生命形式之一。作为最早通过光合作用产生氧气的生物,它们在塑造早期地球环境、推动复杂生命发展方面发挥了重要作用。

一项发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)的新研究显示,丝状蓝细菌在表面滑动时还具备一种可用于“导航”的运动机制。研究指出,这类细菌的丝状体通常会沿自身轴线顺时针旋转,从而产生向前推进的滑动。在环境均匀的情况下——例如在液体中——这种旋转不会改变其整体运动轨迹。

但当丝状体进入不同物理环境时,情况会发生变化。研究描述称,在湿润与干燥表面的界面处,丝状体后端与前端所受摩擦力不同,旋转由此引发丝状体弯曲并改变前进方向。研究认为,由此形成的弯曲轨迹可被细菌用于“返回”其原始介质。

马克斯·普朗克动力学与自组织研究所(MPI-DS)课题组负责人、该研究通讯作者Vahid Nasirimarekani表示,顺时针旋转的蓝细菌在进入不同物理环境时会向右弯曲并移动。他进一步解释称,细菌会利用自身物理特性形成一种自我强化的转向过程,“路径跟随曲线,曲线跟随路径”,从而使进入干燥表面的丝状体能够通过弯曲运动回到湿润介质。

研究还提出了一个手性运动模型,用以说明微观层面的不对称性(如顺时针旋转)如何转化为生物体层面的宏观运动。研究指出,这一机制为理解生物界的模式形成提供了新的视角。


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