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Umwelt+Natur

Synchronschwimmen für Fortgeschrittene

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Arizona hat die Bewegung einer konzentrierten Population von Bakterien in einem Flüssigkeitstropfen untersucht und dabei festgestellt, dass deren synchronisierte Schwimmbewegungen ein kompliziertes, von Wirbeln durchsetztes Strömungsprofil auslösen. Dies führt unter anderem dazu, dass große Mengen von Bakterien in Raumbereichen des Tropfens für kurze Zeit konzentriert werden. Die Forscher glauben, dass dadurch die gegenseitige Quorum-Wahrnehmung der Bakterien ausgelöst werden könnte. Darüber wird das Fachblatt Physical Review Letters in einer kommenden Ausgabe berichten.

Für ihr Experiment benutzten Raymond Goldstein und seine Kollegen kleine Wassertropfen, die mit einer hohen Konzentration von aeroben Bakterien versetzt worden waren. Da die Bakterien zum Überleben Sauerstoff benötigten, mussten sie mit Hilfe ihrer Flagellae ? peitschenartigen Fortsätzen ? immer wieder zur Oberfläche des Tropfens schwimmen, um kurz danach wieder abzutauchen.

Wie die Forscher herausfanden, kann das synchronisierte Auf- und Abtauchen der Bakterienpopulation ein hochkompliziertes Strömungsmuster in dem Tropfen auslösen (siehe Bild). Dieser wird demnach von kräftigen Wirbeln durchsetzt, die von Strömen einer Geschwindigkeit von etwa 100 Mikrometern pro Sekunde umrundet werden. Diese hohe Geschwindigkeit ist überraschend, da die einzelnen Bakterien selbst mit einer Geschwindigkeit von nur wenigen Duzend Mikrometern pro Sekunde schwimmen.

Goldstein nach führen die Flüssigkeitsströme auch dazu, dass die Bakterien für kurze Zeiten in einem nur sehr kleinen Flüssigkeitsvolumen zusammengepresst werden. Dies wiederum könnte die gegenseitigen Erkennung der Bakterien, die so genannte Quorum-Wahrnehmung, auslösen. Biologen glauben, dass dieser Prozess bestimmte biochemische Vorgänge in den einzelnen Bakterien ein- und ausschalten kann.

Stefan Maier
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