Ученые заставили бактерий крутить огромную наношестеренку

Ученые разработали технологию, которая позволяет извлекать энергию из хаотического движения бактерий. Статья исследователей пока не опубликована в рецензируемом журнале, но ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Объектом интереса авторов были бактерии Escherichia coli, которые могут самостоятельно передвигаться в жидкой среде, используя жгутик. Идея исследователей заключалась в следующем: если поместить в сосуд с бактериями, например, шестеренку, то микроорганизмы смогут вращать ее, ударяясь о зубцы. У этой схемы есть один принципиальный недостаток: бактериальные клетки плавают в сосуде равномерно во всех направлениях, поэтому они будут вращать шестеренку в обе стороны и результирующий вращательный момент будет нулевым.

В конце прошлого года ученые опубликовали теоретические выкладки, показывающие, что движение бактерий все же можно использовать для извлечения энергии. Ключевым аргументом авторов был тот факт, что бактериальная система является открытой (то есть, в ней существует постоянный обмен веществом и энергией с окружающей средой). В такой системе теоретически возможно "добиться" направленного движения.

В своей новой работе авторы создали систему, в которой клетки E. coli вращали шестеренку в одном направлении, причем размер шестеренки был во много раз больше размера отдельной бактериальной клетки. Помещенное в бактериальную среду зубчатое колесико (форма зубцов была асимметрична) диаметром 48 микрометров и толщиной 10 микрометров вращалось со скоростью 2 микрометра в секунду. Средняя скорость движения бактерий составляла при этом около 20 микрометров в секунду.

Исследователи считают, что эффективность работы созданной ими системы может быть существенно повышена. Авторы отмечают необходимость рассмотрения шестеренок другой формы, а также других видов бактерий. Несмотря на невысокий КПД текущей разработки, ученые полагают, что сама технология извлечения энергии из бактериального "супа" имеет большие перспективы.

Динозавров погубили водоросли

Ученые установили, что массовые вымирания видов в течение земной истории (например, гибель динозавров 65 миллионов лет назад) были обусловлены не катастрофическими катаклизмами, а микроскопическими водорослями. Свои результаты ученые представят на съезде Американского геологического общества в Портланде, а их краткое изложение приводит The Daily Telegraph.

В рамках нового исследования ученые провели анализ геологических отложений, соответствующих периодам массовой гибели видов. В результате им удалось установить, что в эти периоды наблюдался рост численности водорослей. По словам ученых, именно этот рост мог быть ответственным за вымирание видов.

В частности, ученые предлагают следующий вариант развития событий. Падение крупного небесного тела приводит к попаданию в океаны большого количества минеральных веществ. Это, в свою очередь, вызывает бурный рост микроскопических водорослей, многие из которых выделяют в ходе жизнедеятельности токсические вещества. Токсины с водой попадают в ткани растений,а оттуда - в живые организмы.

Постепенное отравление токсинами водорослей является не единственным возможным вариантом гибели динозавров. Совсем недавно ученые предположили, что древние ящеры могли погибнуть из-за извержений вулканов. В частности - отравиться диоксидом серы.

Ученые проследили движение антипузырей

Ученые изучили характеристики антипузырей - объектов, состоящих из капли жидкости, вокруг которой расположена газовая оболочка, а снаружи еще один слой жидкости (фактически, антипузырь - это сферический слой газа между двумя жидкими средами). Исследователи сняли поведение необычных объектов на видео, которое можно увидеть здесь. Препринт работы авторов, которая пока нигде не опубликована, доступен на сайте arXiv.org.

Антипузыри образуются, например, при попадании капли мыльного раствора в мыльную жидкость при ее прохождении сквозь поверхностный слой жидкости, богатый поверхностно-активными веществами. На настоящий момент физикам мало что известно о свойствах антипузырей, так как эти структуры крайне нестабильны.

Чтобы изучить поведение антипузырей, авторы нового исследования "запускали" их во вращающуюся воронку, создаваемую в мыльном растворе при помощи магнитной мешалки. Ученые выяснили параметры вращения антипузырей вокруг и вдоль воронки. Кроме того, они установили, что крупные антипузыри легко распадаются на несколько более мелких.

В перспективе антипузыри могут использоваться для создания систем направленной доставки лекарств. Кроме того, в теории эти объекты подходят для создания смазочных материалов. Процесс схлопывания антипузырей напоминает процесс коллапса сверхновых.