科学家观察到一群细菌的“快闪”

唐凤

2017年01月24日09:00  来源:《中国科学报》
 
原标题:科学家观察到一群细菌的“快闪”

  本报讯(记者唐凤)研究人员在一个由无数细菌组成的集合中,观察到许多细胞挤在一起,但是单个细胞随机运动。这种集体振动看起来就像细菌版“快闪”。近日,相关研究在线发表于《自然》杂志。了解这些细胞如何做出这种同步行为,或能启发形成可用于控制活性物或集群机器人自组织的新策略。

  “快闪”是指许多人用网络或其他方式,在一个指定的地点,在明确指定的时间,出人意料地同时做一系列指定的歌舞或其他行为,然后迅速离开。而多细胞系统的集体振动行为在许多生物过程中都发挥着重要作用,如器官的发育、胚胎的形成和神经元网络的调控。这种行为通常源自化学或电化学信号介导的长程耦合,或者细胞与其物理环境之间的相互作用。

  香港中文大学吴艺林研究组和法国原子能委员会Hugues Chat团队合作,在稠密的细菌悬液中观察到不同形式的集体振动。他们发现,无数的细胞可以通过自组织实现同步运动,大部分情况下呈椭圆线圈形。而且,这种行为似乎受细胞之间的局部相互作用控制,虽然在单个细胞层面上看,细胞运动是随机的,但是在更大的尺度上观察,可发现微弱的同步运动情形。

  通常,如果不存在外部指令,系统按照相互默契的某种规则,各尽其责而又协调自动地形成有序结构,就是自组织,例如,行军蚁搭建的桥和干细胞发育成特定的器官等。一个系统自组织功能愈强,其保持和产生新功能的能力也就愈强。研究人员称,导致这种微弱的同步运动产生的独特机制或许也存在于其他大型细胞群中,或许能用来研究新的自组织可能。

(责编:魏艳、赵竹青)

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