KADOKAWA Technology Review
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How Much Force Do Bacteria Produce? It’s Now Been Measured

細菌はマイクロメートルサイズの機械の動力源になる

0.001mm(1000ナノメートル)サイズの機械の動力に、細菌を馬車のように使えるかもしれない。 by Emerging Technology from the arXiv2017.01.13

細菌はさまざまな興味深い移動メカニズムを組み合わせている。移動メカニズムがあるので、細菌は獲物を追いかけたり、生物膜を生成したり、単純に集合したりできる。

この事実から、別の興味深い疑問が浮かび上がってくる。移動できるなら、細菌はどれだけの力が発生させて移動しているのだろうか? 言い換えれば、細菌はどれくらい強くものを押せるのだろうか?

1月11日、プリンストン大学のジョシュア・シェビッツ教授、ベネディクト・サバス研究員、ハワード・ストーン教授のおかげで、答えがわかった。研究チームは最近が生み出す小さな力の測定方法を開発し、細菌が押したり突き進んだりするときに体重以上の力を発揮することを明らかにしたのだ。

一般的な細菌細胞は、体長わずか数マイクロメーター、体重は約10-15kgしかない。重力下で、ひとつの細胞は約10fN(フェムト・ニュートン)の力を出す。この力を測定するのは簡単ではない。

研究チームは、「牽引力顕微鏡」で測定することにした。細菌が動くとき、周囲の柔らかい物質が変形する様子を観測する手法だ。つまり、変形を測定することで、加わった力を見積れるのだ。

牽引力顕微鏡の実験では、細菌をゲル状の物質(キトサンでコーティングされたポリアクリルアミドでできた、柔らかく弾力のある薄膜)の上に置き、細菌が動く様子を顕微鏡で写真撮影する。この薄膜には、どれだけの力が加わって変形したのかを簡単に見積もれる非常に特徴的な物質的特性がある。

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