Naučnici su po prvi put otkrili kako se plavo-zelene alge – vidljive kao klizava zelena sluz u stajaćoj vodi, rečnim koritima i morskim obalama – tkaju u velike strukture poput mreže.
Tim sa Univerziteta Notingem Trent i Univerziteta Lafboro otkrio je fizički mehanizam iza geometrijskih obrazaca formiranih od cijanobakterija, jednog od najstarijih i najzastupljenijih oblika života na Zemlji, i koji je odigrao ključnu ulogu u evoluciji naše planete.
Istraživanje, za koje je dr. studenti Mikon Faluveki i Džen Kaman su vodeći autori.
Drevne cijanobakterije bile su prvi oblik života koji je razvio fotosintezu i odgovorne su za ubrizgavanje kiseonika u Zemljinu okolinu, postavljajući na taj način temelje za nastanak složenih oblika života sa kojima smo danas upoznati.
Današnje cijanobakterije i dalje igraju ključnu ulogu u održavanju sastava današnje atmosfere i okeana. Da bi mu pomogle da preživi, mnoge vrste takođe izrastaju u dugačke lance ćelija koje puze preko površina i prepliću se zajedno u velike mreže blisko povezanih filamenata tokom sati ili dana.
Međutim, do sada je poreklo ovih mrežastih ili veb obrazaca zbunjivalo naučnike.
Koristeći napredne tehnike mikroskopije, simulacije i teorijske modele, istraživači su otkrili kako interakcije između filamenata nalik na niti dovode do njihovog spajanja i izgradnje struktura.
Otkrili su da kada su cijanobakterije prisutne u dovoljno velikoj gustini, one počinju da se organizuju u svoj mrežasti obrazac, kao rezultat samo nekoliko jednostavnih pravila.
Kako se bakterije kreću, nalete jedna na drugu. U većini slučajeva, filamenti prolaze jedan iznad ili ispod drugog, ali povremeno se jedan skreće i okreće da putuje pored drugog. Ove dve filamente prate jedna drugu neko vreme, pre nego što se jedna odvoji.
Ove interakcije dovode do formiranja snopova poravnatih filamenata koji organizuju gušće kolonije u mreže koje se šire.
Istraživači su razvili model koji uspešno predviđa tipičnu gustinu i razmeru pojavnih obrazaca, uključujući kretanje i fluktuacije oblika filamenata.
Tim kaže da nalazi otvaraju put ka inspirisanju budućih istraživanja o tome kako se različite vrste bakterija samoorganizuju da bi formirale strukture.
Ovo bi moglo poboljšati naše razumevanje o tome kako se formiraju bakterijski biofilmi – kolekcije bakterija koje su se pričvrstile za površinu i jedna za drugu. Ovo znanje je kritično s obzirom na njihovu centralnu ulogu u različitim procesima, kao što su infekcije ljudi, degradacija životne sredine i bioinženjering.
Dr Marko Maca, docent za primenjenu matematiku na Univerzitetu Lafboro, rekao je: „Pokazali smo da se pojavni obrasci kolonija cijanobakterija mogu shvatiti kao kolektivni rezultat nezavisnih ćelija koje se kreću sa jednostavnim interakcijama.
„Kada se pažljivo primenjuju, savremeni alati neravnotežne statističke mehanike mogu pružiti moćna predviđanja čak i u živim sistemima.
Dr Lukas Gering, profesor fizike na Školi nauke i tehnologije Univerziteta Notingem Trent, rekao je: „Cijanobakterije su među najrasprostranjenijim i drevnim organizmima na Zemlji i stvorili su fotosintezu. Oni su takođe možda i najraniji organizam koji je eksperimentisao sa višećelijnošću.
„Ovaj izuzetno važan, ali skroman, mikroorganizam je uključen u procese od globalnog značaja, kao što je balans kiseonika i azota. Međutim, uprkos njegovoj važnosti za razvoj složenog života, do sada nije identifikovan mehanizam koji bi objasnio njihovo kolektivno ponašanje.“
