Почти 5 тыс. лет назад на возведении знаменитой пирамиды фараона Джосера работали тысячи вольных строителей и рабов. В наши дни миниатюрную пирамиду возводят многочисленные «бригады» бактерий: магнитное поле позволяет превратить их в послушную и неприхотливую рабочую силу.
Бактерии как пролетарии: Новое рабство
Похожая на ком «бригада» из примерно 5 тыс. бактерий блок за блоком укладывает пирамиду. Образцом для ученых служила ступенчатая пирамида Джосера (в левом нижнем углу), самое древнее каменное сооружение на Земле

К этому интересному результату пришла группа канадских ученых и инженеров, работающих под руководством профессора Сильвейна Мартела (Sylvain Martel). Им удалось добиться такого высокого уровня контроля за перемещением бактерий, что этих крохотных созданий уже вполне можно использовать для манипуляций микроскопическими объектами и даже для несения «на борту» нужного нам миниатюрного оборудования.

Конечной целью такой работы является использование жгутиковых бактерий для точечной доставки лекарств, проведения диагностики, генетических и фармакологических тестов. И, конечно, в качестве «рабочих» на миниатюрных «нанозаводах».

Ну а пока, чтобы продемонстрировать эффективность своего подхода, ученые «поручили» бактериям построить миниатюрную ступенчатую пирамиду — и записали происходящее на видео. Из ролика видно, как примерно 5 тыс. бактерий действуют, напоминая скорее не древнеегипетских рабов, а стаю рыбок, вместе перемещая и располагая в нужном порядке небольшие блоки смолы. Четверть часа — и пирамида готова.

В чем же секрет управления? В магнитотаксисе, т. е. способности некоторых бактерий перемещаться вдоль силовых линий внешнего магнитного поля. Для этого у них имеются специальные органеллы, магнитосомы, заполненные оксидом железа «внутренние компасы». Все выходит достаточно элементарно: управляя магнитным полем, мы управляем движением бактерий.

Конечно, жгутики, обеспечивающие их движение, слишком слабы, каждый из них способен выдавать тягу порядка 4 пкН — но когда их тысячи, ситуация меняется. Вообще, жгутик в качестве движителя настолько привлекательная система, что во многих лабораториях мира ученые пытаются разработать технологии создания их искусственно, для новых миниатюрных инструментов. «Но стоит ли подражать бактериям? — спрашивает Сильвейн Мартел. — Если можно использовать их самих?»

Вместе с коллегами он разработал инструмент, в котором имеется и контейнер для бактерий, и массив проводников, которые создают нужное магнитное поле. Обратную связь предоставляет оптический микроскоп: за движением бактерий идет непрерывное наблюдение, компьютер оперативно обрабатывает полученную информацию и корректирует напряжение на проводниках.

Помимо строительства пирамиды, таки «дрессированные» бактерии освоили и ряд других трюков — например, под внешним контролем совершили «путешествие» по кровотоку живой крысы (движение отслеживалось томографом).

Заметим, что это — не единственная команда ученых, работающая над «приручением» микробов. Мы уже рассказывали об успехах их коллег из США («Оседлать бактерию»).

По сообщению IEE Spectrum