Naturalny kompas w bakteriach. Magnetosomy pomagają w orientacji
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Bazylei przyjrzał się bliżej bakterii Magnetospirillum gryphiswaldense, która potrafi orientować się zgodnie z polem magnetycznym Ziemi dzięki obecności magnetosomów. Badania pozwoliły określić siłę magnetyczną tych struktur i ich wpływ na ruch bakterii. Odkrycia mogą umożliwić nowoczesne zastosowania bakteryjnych "kompasów" w medycynie, np. w precyzyjnym dostarczaniu leków lub oczyszczaniu środowiska z metali ciężkich.
Naukowcy od dawna wiedzą, że niektóre bakterie potrafią orientować się w ziemskim polu magnetycznym. Teraz badaczom udało się dokładniej przyjrzeć temu zjawisku i sprawdzić, jak działa ich naturalny "kompas". Odkrycia te mogą w przyszłości pomóc wykorzystać bakterie w medycynie lub ochronie środowiska.
Magnetosomy pomagają bakteriom w orientacji
Zespół kierowany przez profesora Martino Poggio ze Szwajcarskiego Instytutu Nanonauki i Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Bazylei przyjrzał się bliżej magnetotaktycznej bakterii Magnetospirillum gryphiswaldense. W jej wnętrzu znajdują się łańcuchy magnetycznych cząsteczek, zwanych magnetosomami. Tworzą one coś w rodzaju biologicznego kompasu, który pozwala bakteriom ustawiać się zgodnie z kierunkiem pola magnetycznego Ziemi. Dzięki temu mikroorganizmy mogą sprawniej odnajdywać środowiska o odpowiednich warunkach, na przykład właściwym poziomie tlenu w zbiornikach wodnych. Bez tej zdolności ich ruch byłby bardziej chaotyczny i wymagałby więcej energii i czasu.
Postanowiono dokładnie zmierzyć właściwości magnetyczne pojedynczej bakterii, co jest bardzo trudne, ponieważ sygnał magnetyczny takich struktur jest niezwykle słaby. W tym celu naukowcy przymocowali jedną bakterię do cienkiej belki pomiarowej i obserwowali zmiany jej drgań w polu magnetycznym. Na podstawie tych drobnych zmian mogli określić siłę magnetyczną oraz stabilność orientacji bakterii.
Okazało się, że magnetosomy mają wystarczającą siłę, aby ustawiać bakterię równolegle do pola magnetycznego Ziemi, co umożliwia jej poruszanie się w określonym kierunku. Jednocześnie bardzo silne pola magnetyczne mogą zakłócać tę orientację.
Zastosowania w medycynie i ochronie środowiska
Ma to znaczenie w przyszłych zastosowaniach technologicznych. W medycynie na przykład mogłyby występować jako sterowane magnetycznie mikroskopijne roboty, które dostarczałyby leki dokładnie w wybrane miejsce w organizmie. Mogłyby również znaleźć zastosowanie w oczyszczaniu ścieków, gdzie bakterie absorbowałyby metale ciężkie, a następnie byłyby łatwo usuwane z wody za pomocą magnesu.
