PHYSICS OF BACTERIAL LOCOMOTION: FLAGELLAR MECHANICS AND CHEMOTAXIS

Abstract

Bakteri menunjukkan motilitas yang luar biasa untuk mencari nutrisi atau menghindari racun, sebuah proses yang dikenal sebagai kemotaksis. Latar belakang penelitian ini adalah untuk menyelidiki fisika di balik lokomosi bakteri, khususnya mekanisme rotasi flagella dan bagaimana hal itu diatur oleh sinyal kimiawi. Metode yang digunakan meliputi mikroskopi resolusi tinggi (misalnya, high-speed video microscopy) untuk memvisualisasikan gerakan flagella dan seluruh sel, optical tweezers untuk mengukur kekuatan yang dihasilkan oleh motor flagella, dan microfluidic devices untuk mengontrol lingkungan kimiawi. Pemodelan komputasi (misalnya, hydrodynamic simulations) digunakan untuk menganalisis interaksi antara flagella dan fluida. Hasil menunjukkan bahwa motor flagella adalah mesin molekuler yang berputar dengan efisiensi tinggi, dan perubahan arah rotasinya (dari berlawanan arah jarum jam ke searah jarum jam) memungkinkan bakteri untuk "tumble" dan mengubah arah. Pembahasan menekankan bahwa pemahaman tentang fisika lokomosi bakteri tidak hanya memberikan wawasan tentang biologi dasar tetapi juga menginspirasi desain robot mikro yang dapat bergerak dalam cairan biologis untuk aplikasi medis. Penelitian ini menjembatani fisika, biologi, dan rekayasa, mengungkap keindahan rekayasa alam pada skala nanometer.