함께 춤추는 대장균

(Credit: Delft University of Technology)

네덜란드 델프트 공대 TU Delft의 연구팀이 작은 대장균이 서로 함께 군무를 추듯 같은 주기로 돌게 만들었습니다. 연구팀은 이 방법이 보기에만 신기한 게 아니라 항생제 내성 확인처럼 실용적인 응용이 가능할 것으로 기대하고 있습니다.

자연계에서 같은 주기나 일정한 대열로 이동하거나 움직이는 모습은 흔히 볼 수 있습니다. V자 형태로 날아가는 새들이나 하나의 생물처럼 떼를 지어 이동하는 물고기가 대표적입니다. 자신을 보호할 수 있을 뿐 아니라 운동시 저항을 줄여 에너지 소비를 줄일 수 있기 때문입니다.

연구팀은 몸길이 2 마이크로미터에 불과한 대장균 한 마리가 들어갈 수 있는 작은 원통형 구조물 안에 각각 한 마리씩 두 마리의 대장균을 넣고 이들의 행동을 관찰했습니다. 대장균은 움직일 수 있는 공간이 없기 때문에 계속 벽을 타고 움직이면서 마치 다람쥐처럼 돌기만 했습니다.

(동영상)

그런데 두 공간을 작은 통로로 연결하자 놀랍게도 이들은 주기를 일치시키며 함께 돌았습니다. 이런 행동은 아마도 연결된 물의 유체 역학적 상호작용 (hydrodynamic interactions) 의한 것으로 보입니다. 이는 생물계의 동조운동 (Synchronized movement) 가운데 가장 작은 생물에서 발견된 것입니다.

연구팀은 더 많은 대장균을 가지고 실험을 진행하는 한편 이 기술의 실용적 응용에 대해 고민하고 있습니다. 연구팀은 항생제 투여 전후의 움직임 변화를 통해 내성 여부를 빠르게 판단하는 것 등이 가능한 응용이라고 보고 있습니다.

아무튼 대장균이 칼군무를 할 수 있다는 게 흥미롭습니다.

참고

https://phys.org/news/2024-12-tiny-dancers-scientists-synchronize-bacterial.html

Aleksandre Japaridze et al, Synchronization of E. coli Bacteria Moving in Coupled Microwells, Small (2024). DOI: 10.1002/smll.202407832

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