Wie Bakterien gegen den Strom schwimmen

Physik. Mathematische Formel berechnet Bewegung, Ausbreitung von Keimen könnte verhindert werden.

Gegen den Strom zu schwimmen ist nicht immer leicht – schon gar nicht, wenn man ein mikroskopisch kleiner Mikroorganismus ist. Bakterien besitzen lange, wendelförmige Proteinfäden – die sogenannten Flagellen –, mit denen sie sich durch eine Flüssigkeit schrauben. Wie sie sich damit selbst entgegen einer Strömung fortbewegen können, haben Physiker um Andreas Zöttl von der TU Wien nun berechnet – und ihre Formel im Experiment bestätigt gefunden. „Ihr Verhalten lässt sich durch ganz grundlegende physikalische Gesetzmäßigkeiten erklären“, sagt der Wissenschaftler.

Erst kreisen, dann vorwärts

Für die Studie, erschienen im Fachblatt Nature Communications (31. 7.), haben die Physiker die theoretisch möglichen Bewegungsarten der Mikroben mit einer mathematischen Formel ermittelt. Es ergaben sich durch das Zusammenwirken von Strömung und Flagellen verschiedene Muster: Bei geringer Fließgeschwindigkeit drehen sie sich im Kreis, sobald die Strömung aber zunimmt, beginnen die Bakterien, gegen den Strom zu schwimmen und sich dabei in kleine Gruppen aufzuteilen.

Diese Fähigkeit der Einzeller ist vor allem dann problematisch, wenn es sich um Krankheitserreger handelt, die sich Wasserleitungen emporkämpfen oder medizinische Apparaturen entlangwandern. Daher soll das neu gewonnene Wissen dazu genutzt werden, um die Keime an ihrer Wanderung zu hindern. Zöttl: „Vielleicht kann man in Zukunft Katheter im Inneren mit einer bestimmten geometrischen Oberflächenstruktur ausstatten, die Bakterien an der Wanderungsbewegung gegen den Strom hindert.“(APA/däu)