大腸菌が触れずして円盤をくるくる回す。その仕組みを解明

大腸菌が、direct 直接触れることなく微小な円盤を回転させる現象の仕組みが、オーストリアの研究チームによってreport 報告された。これまで謎とされていたこの動きは、大腸菌の体とwhip-like 鞭毛が逆方向に回転することで生じるfluid 流体のねじり力によるものだと判明した。この発見は、微小スケールでの非接触駆動技術の開発に道を開く可能性がある。

研究を率いたオーストリア科学技術研究所（ISTA）のジェレミー・パラッチ博士らは、大腸菌が大量に泳ぐ「active bath アクティブ・バス」という特殊な環境に注目。この中で、3Dナノプリンターで作られた対称な円盤を実験に用いたところ、perfectly 完全に対称な形状でも時計回りに回転することが確認された。これは「非対称な物体だけが回転する」とするprevious 従来の仮説を覆すものだ。

さらに、円盤の構造を変えることで回転速度のchange 変化も観察された。4つの区画を持つ円盤は、大腸菌が各区画内でpaddle 水かきのように作用し、より速く回転した。驚くべきことに、1区画の円盤でも、たった1匹の大腸菌が通過するだけで回転が始まる。これはphysical 物理的な接触がなくとも回転が起きることを示しており、まったく新しい駆動メカニズムの存在を意味する。

研究チームは、この現象のmechanism 仕組みを流体力学的に解明。大腸菌の体と鞭毛が逆方向に回転することで、周囲の液体にねじり力が生まれ、円盤の下の狭い空間で一方向のtorque 回転力が生じると説明する。この力は、ジャムの瓶の蓋を回すときのように、端に力が集中することで生じる。数学モデルによるcalculation 計算も実験結果と一致しており、理論的な裏付けも得られている。

この現象は、バイオフィルムや土壌の微細な隙間など、自然界の狭い空間でもnaturally 自然に起きている可能性がある。パラッチ博士は、「これまで見過ごされてきた効果」と指摘し、医療分野での微小ロボット駆動や、環境浄化デバイスへの応用に期待を寄せている。大腸菌という身近な細菌が、new 新たな科学技術の鍵を握っているかもしれない。