Amerikanische Forscher haben untersucht, wie die Bakterien Myxococcus xanthus Fruchtkörper bilden, um ungünstige Bedingungen zu überwinden. Eine dreidimensionale Untersuchung einer Bakterienkolonie unter Verwendung eines Mikroskops ergab, dass sie Strukturen bilden, die Fingerabdrücken ähneln, und die Bildung eines Fruchtkörpers kann durch das Auftreten topologischer Defekte erklärt werden. Der Artikel wurde in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht.
Wissenschaftler der Princeton University haben untersucht, wie Bakterienkolonien Myxococcus xanthus Strukturen bilden, die als Fruchtkörper bezeichnet werden, um mit ungünstigen Umweltbedingungen fertig zu werden. Es stellte sich heraus, dass diese stäbchenförmigen Bakterien Muster bilden, die Fingerabdrücken oder Flüssigkristallen ähneln, neue Schichten am Schnittpunkt der Zellreihen auftreten und somit Fruchtkörper entstehen.
Myxococcus xanthus kann organisierte Kolonien bilden. Die Zellen einer solchen Gemeinschaft bewegen sich gemeinsam auf potenzielle Opfer (Bakterien einer anderen Art) zu, umgeben sie und verdauen sie. Wenn die Nahrung knapp ist, bilden Bakterienkolonien weiche Strukturen, die als Fruchtkörper bezeichnet werden. In dieser Form warten Bakterien auf ungünstige Bedingungen. Bisher haben Wissenschaftler nicht genau verstanden, wie diese Strukturen gebildet werden.
Um diese Frage zu beantworten, installierten die Autoren der Arbeit ein Mikroskop, das die Bewegungen von M. Xanthus in drei Dimensionen verfolgt. Die Bakterien bildeten einen mehrschichtigen Fruchtkörper und bildeten Muster, die Fingerabdrücken ähnelten. Am Schnittpunkt der beiden Filamente begann sich eine neue Zellschicht zu bilden. Solche Punkte sind analog zum Konzept der topologischen Defekte in der höheren Mathematik. Ein topologischer Defekt tritt auf, wenn zwei benachbarte Strukturen „phasenverschoben“zueinander sind, was einen reibungslosen Übergang zwischen ihnen unmöglich macht.
„Wir nennen Schnittpunkte topologische Defekte, weil sie nicht mit einer reibungslosen Transformation entfernt werden können. Wir können die Zellausrichtung nicht einfach unterbrechen, um den Punkt zu beseitigen, an dem die Ausrichtung verloren geht “, erklärte Co-Autor Richard Alert.
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