Os pesquisadores puderam observar o crescimento irregular das colônias bacterianas em três dimensões. Crédito: Neil Adelantar/Princeton University
Os pesquisadores descobriram que as colônias de bactérias são formadas em três dimensões com formas ásperas semelhantes a cristais.
As colônias bacterianas geralmente crescem em linhas em placas de Petri em laboratórios, mas até agora ninguém entendia como as colônias se organizam em ambientes 3D mais realistas, como tecidos e géis em corpos humanos ou solo e sedimentos no ambiente. Esse conhecimento pode ser importante para o avanço da pesquisa ambiental e médica.
uma Universidade de Princeton A equipe agora desenvolveu uma maneira de monitorar bactérias em ambientes 3D. Eles descobriram que, à medida que as bactérias crescem, suas colônias formam continuamente formas maravilhosamente irregulares, semelhantes a uma cabeça ramificada de brócolis, muito mais complexa do que vemos em uma placa de Petri.
“Desde que as bactérias foram descobertas há mais de 300 anos, a maioria das pesquisas de laboratório as estudou em tubos de ensaio ou em placas de Petri”, disse Sujit Datta, professor assistente de engenharia química e biológica da Universidade de Princeton e principal autor do estudo. Isso foi resultado de limitações práticas, e não de falta de curiosidade. “Se você tentar observar o crescimento de bactérias no tecido ou no solo, verá que elas são opacas e não é possível ver o que a colônia está fazendo. Esse foi o verdadeiro desafio.”
Os pesquisadores são Sujit Datta, professor assistente de engenharia química e biológica, Alejandro Martínez Calvo, pesquisador de pós-doutorado, e Ana Hancock, estudante de pós-graduação em engenharia química e biológica. Crédito: David Kelly Crowe da Universidade de Princeton
O grupo de pesquisa de Data descobriu esse comportamento usando uma configuração experimental pioneira que lhes permite fazer observações inéditas de colônias bacterianas em seu estado tridimensional natural. Inesperadamente, os cientistas descobriram que o crescimento de colônias selvagens se assemelha consistentemente a outros fenômenos naturais, como o crescimento de cristais ou a propagação de geada no vidro da janela.
“Esses tipos de formas irregulares e ramificadas são onipresentes na natureza, mas geralmente no contexto de sistemas inanimados crescentes ou aglomerados”, disse Datta. “O que descobrimos é que o crescimento em colônias bacterianas 3D exibe um processo muito semelhante, apesar do fato de serem grupos de organismos”.
Esta nova explicação de como as colônias de bactérias evoluem em três dimensões foi publicada recentemente na revista Anais da Academia Nacional de Ciências. Datta e seus colegas esperam que suas descobertas ajudem uma ampla gama de pesquisas sobre crescimento bacteriano, desde a criação de antimicrobianos mais eficazes até pesquisas farmacêuticas, médicas e ambientais, bem como procedimentos que aproveitam as bactérias para uso industrial.
Pesquisadores de Princeton no laboratório. Crédito: David Kelly Crowe da Universidade de Princeton
“Em um nível fundamental, estamos empolgados com o fato de este trabalho revelar conexões surpreendentes entre o desenvolvimento de forma e função em sistemas biológicos e estudos de processos de crescimento não vivos em ciência de materiais e física estatística. Mas também acreditamos que essa nova visão sobre quando e onde as células crescem em 3D será de interesse para qualquer pessoa interessada em crescimento bacteriano, como aplicações ambientais, industriais e biomédicas”, disse Datta.
Há vários anos, a equipe de pesquisa de Datta desenvolve um sistema que permite analisar fenômenos que normalmente estariam encobertos em condições opacas, como o fluxo de fluidos no solo. A equipe usa hidrogéis especialmente projetados, que são polímeros absorventes de água semelhantes aos encontrados em lentes de contato e geléias, como matrizes para apoiar o crescimento de bactérias em 3D. Ao contrário das versões comuns de hidrogéis, os materiais Data consistem em esferas muito pequenas de hidrogel que são facilmente deformadas por bactérias, permitem a passagem livre de oxigênio e nutrientes que suportam o crescimento bacteriano e são transparentes à luz.
“É como um poço de bolas onde cada bola é um hidrogel individual. É microscópico, então você realmente não pode vê-lo”, disse Datta. A equipe de pesquisa calibrou a composição do hidrogel para imitar a estrutura do solo ou tecido. O hidrogel é forte o suficiente para suportar o crescimento da colônia bacteriana sem introduzir resistência, suficiente para restringir o crescimento.
“À medida que as colônias bacterianas crescem na matriz de hidrogel, elas podem reorganizar facilmente os glóbulos ao seu redor para que não fiquem presas”, disse ele. “É como afundar o braço em um poço de bolas. Se você puxá-lo, as bolas se reorganizam em torno do seu braço.”
Os pesquisadores experimentaram quatro tipos diferentes de bactérias (incluindo uma que ajuda a criar o sabor pungente do kombucha) para ver como elas cresciam em três dimensões.
“Mudamos os tipos de células, as condições dos nutrientes e as propriedades do hidrogel”, disse Datta. Os pesquisadores observaram os mesmos padrões grosseiros de crescimento em todos os casos. “Mudamos sistematicamente todos esses parâmetros, mas isso parece ser um fenômeno geral”.
Dados disseram que dois fatores parecem estar causando crescimentos em forma de couve-flor na superfície da colônia. Primeiro, as bactérias com níveis mais altos de nutrientes ou oxigênio crescerão e se multiplicarão mais rapidamente do que aquelas em um ambiente menos abundante. Mesmo os ambientes mais consistentes têm algumas densidades de nutrientes desiguais, e essas diferenças fazem com que pontos na superfície da colônia avancem ou fiquem para trás. Isso se repete em três dimensões, fazendo com que a colônia de bactérias forme protuberâncias e nódulos, pois alguns subconjuntos de bactérias crescem mais rapidamente do que seus vizinhos.
Em segundo lugar, os pesquisadores observam que, no crescimento 3D, apenas as bactérias próximas à superfície da colônia crescem e se dividem. As bactérias espremidas no centro da colônia parecem entrar em um estado de hibernação. Como as bactérias no interior não estavam crescendo e se dividindo, o exterior não experimentou a pressão que faria com que se expandisse uniformemente. Em vez disso, sua expansão é impulsionada principalmente pelo crescimento ao longo da borda da colônia. O crescimento ao longo da borda está sujeito a mudanças de nutrientes que eventualmente levam a um crescimento atrofiado e errático.
“Se o crescimento fosse uniforme e não houvesse diferença entre as bactérias dentro da colônia e as da periferia, seria como encher um balão”, disse Alejandro Martínez Calvo, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Princeton e primeiro autor do artigo. . “A pressão de dentro preencherá qualquer turbulência nas extremidades.”
Para explicar por que esse estresse não estava presente, os pesquisadores adicionaram uma marca fluorescente às proteínas que se tornam ativas nas células quando as bactérias crescem. A proteína fluorescente brilha quando as bactérias estão ativas e permanece escura quando não estão. Ao observar as colônias, os pesquisadores viram que as bactérias na borda da colônia eram verdes brilhantes, enquanto o núcleo permanecia escuro.
“A colônia basicamente se organiza em um núcleo e uma casca que se comportam de maneiras muito diferentes”, disse Datta.
A teoria, disse Datta, é que as bactérias nas bordas da colônia absorvem a maior parte dos nutrientes e oxigênio, deixando pouco para as bactérias internas.
“Achamos que eles hibernam porque estão com fome”, disse Datta, embora tenha alertado que mais pesquisas são necessárias para explorar isso.
Data disse que experimentos e modelos matemáticos usados pelos pesquisadores descobriram que havia um limite superior para as cristas que se formaram nas superfícies da colônia. A superfície irregular é o resultado de diferenças aleatórias de oxigênio e nutrientes no ambiente, mas a aleatoriedade tende a estar dentro de certos limites.
“A aspereza tem um limite superior de quão grande pode ser – o tamanho de uma florzinha se compararmos com um brócolis”, disse ele. “Fomos capazes de prever isso com a matemática, e parece ser uma característica inevitável do crescimento de grandes colônias em 3D”.
Como o crescimento bacteriano tende a seguir um padrão semelhante ao crescimento de cristais e outros fenômenos bem estudados de materiais não vivos, Datta disse que os pesquisadores foram capazes de adaptar modelos matemáticos padrão para refletir o crescimento bacteriano. Ele disse que pesquisas futuras provavelmente se concentrarão em entender melhor os mecanismos por trás do crescimento, as implicações para formas de crescimento irregular do funcionamento da colônia e aplicar essas lições a outras áreas de interesse.
“Em última análise, este trabalho nos dá mais ferramentas para entender e, finalmente, controlar como as bactérias crescem na natureza”, disse ele.
Referência: “Instabilidade morfológica e crescimento grosseiro de colônias bacterianas tridimensionais” por Alejandro Martínez-Calvo, Tapumoy Bhattacharjee, R Conan Pai, Hau Njie Lu, Anna M Hancock, Ned S. Wingreen e Sojit S-Data, 18 de outubro de 2022, disponível aqui. Anais da Academia Nacional de Ciências. DOI: 10.1073/pnas.2208019119
O estudo foi financiado pela National Science Foundation, New Jersey Health Foundation, National Institutes of Health, Eric and Wendy Schmidt Transformational Technology Fund, Pew Medical Scientists Fund e Human Frontier Science Program.
O primeiro avião espacial Dream Chaser chegou à Costa Espacial da Flórida para se preparar para sua próxima decolagem.
O veículo robótico Dream Chaser, construído pela Sierra Space no Colorado, chegou ao Centro Espacial Kennedy (KSC) da NASA no sábado (18 de maio) para testes finais e processamento antes do primeiro voo de carga para a Estação Espacial Internacional (ISS). . O avião espacial se chama Tenacity e, acoplado ao módulo de carga Shooting Star, entregará suprimentos para a Estação Espacial Internacional em um futuro próximo.
O primeiro vôo da Tenacity, previsto para o final de 2024, decolará a bordo do novo foguete Vulcan Centaur da United Launch Alliance da Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral, adjacente ao KSC. Juntos, o avião espacial e o módulo entregarão 7.800 libras (3.500 kg) de carga ao laboratório em órbita. Funcionários da NASA escreveram em um comunicado na segunda-feira (20 de maio)..
Relacionado: Sierra Space revela o avião espacial Dream Chaser antes do primeiro vôo para a Estação Espacial Internacional (vídeo)
O Dream Chaser, que pode enviar carga ou astronautas para a órbita baixa da Terra, dependendo da variante, é uma espaçonave que toma emprestado seu design do ônibus espacial da NASA e dos designs da era soviética.
O Dream Chaser foi um dos primeiros participantes do Programa de Tripulação Comercial da NASA, enquanto estava sob a supervisão de antigas entidades da Sierra Space (SpaceDev, então Sierra Nevada Corp., ou SNC.)
Dream Chaser não foi selecionado para voos comerciais com tripulação; Em vez disso, a NASA escolheu o Crew Dragon da SpaceX e o Starliner da Boeing em 2014. A SNC apresentou um protesto ao US Government Accountability Office em setembro daquele ano, alegando “sérias questões e inconsistências no processo de seleção da fonte”, mas o GAO Government Accountability posteriormente decidiu contra SNC, não encontrando problemas na avaliação.
Últimas notícias espaciais e as últimas atualizações sobre lançamentos de foguetes, eventos de observação do céu e muito mais!
Posteriormente, a SNC recebeu Serviços de Reabastecimento Comercial 2 (CRS-2) Um contrato da NASA Em 2016, a empresa foi incumbida de realizar pelo menos seis voos para a Estação Espacial Internacional. (SpaceX e Orbital ATK, agora parte da Northrop Grumman, receberam financiamento para seus veículos Dragon e Cygnus, respectivamente.) Os protótipos do Dream Chaser também completaram testes de solo, bem como voos planados autônomos na atmosfera da Terra, na última década ou em direção a que. .
Atrasos no desenvolvimento são comuns em grandes programas, mas a Sierra Space (o nome atual do desenvolvedor do Dream Chaser) fez progressos significativos nos últimos meses.
Funcionários da NASA testaram o avião espacial nas instalações de testes Neil Armstrong da NASA, em Ohio, no início deste ano, junto com o módulo de carga Shooting Star.
O trabalho de Ohio incluiu testes de vibração e verificação da capacidade dos sistemas de operar em baixas pressões e temperaturas extremas semelhantes às do espaço, disseram funcionários da agência. A NASA acrescentou em um comunicado na segunda-feira que as próximas atividades do KSC incluem “testes de interferência acústica e eletromagnética e testes de compatibilidade, conclusão do trabalho no sistema de proteção térmica do avião espacial e integração final da carga útil”.
WASHINGTON – O primeiro lançamento do foguete Ariane 6 está previsto para ocorrer na primeira quinzena de julho, quando o veículo tomar forma no local de lançamento na Guiana Francesa.
A Agência Espacial Europeia anunciou em 21 de maio que a equipe conjunta que trabalha no Ariane 6, incluindo a ESA, o contratante principal Ariane Group, o provedor de serviços de lançamento Arianespace e a agência espacial francesa CNES, espera que o lançamento inaugural do Ariane 6 ocorra nas primeiras duas semanas. de 2017. 2019. Julho.
Isso está no meio do prazo anunciado anteriormente pela ESA, entre meados de junho e o final de julho. A Agência Espacial Europeia disse que uma data específica, embora provisória, para o lançamento será anunciada no show aéreo ILA em Berlim, agendado para 5 a 9 de junho.
A atualização foi a primeira revisão da data de lançamento desde novembro de 2023, quando a ESA anunciou uma janela de meados de junho ao final de julho. As autoridades disseram anteriormente que forneceriam uma atualização sobre o lançamento após concluir uma revisão de qualificação programada para terminar no final de abril.
Na sua última atualização, a ESA afirmou que concluiu a revisão de qualificação em 29 de abril. Os trabalhadores também começaram a empilhar o foguete, anexando seus dois propulsores sólidos ao estágio central. O estágio superior e as cargas úteis serão instalados em junho, antes de um teste de abastecimento e contagem regressiva de treinamento, denominado ensaio molhado, agendado para 18 de junho.
Embora a Agência Espacial Europeia ainda não tenha fornecido uma atualização sobre as datas de lançamento do Ariane 6, executivos de dois grandes fornecedores disseram acreditar que o lançamento ocorreu dentro do cronograma. “Parece-me que estamos indo na direção certa para um voo em julho”, disse o CEO da Aveo, Giulio Ranzo, sobre o Ariane 6 em uma teleconferência de resultados em 9 de maio. A Avio produz os motores de foguete sólidos usados nos propulsores Ariane 6.
“Estamos muito confiantes de que o Ariane 6 será lançado dentro do período de lançamento conhecido, de meados de junho até o final de julho”, disse o CEO da OHB, Marco Fox, na teleconferência de resultados de sua empresa em 8 de maio. “Acho que os preparativos estão indo muito bem.”
Joseph Aschbacher, Diretor Geral da Agência Espacial Europeia, descreveu o primeiro lançamento do veículo Ariane 6 como “o grande evento do ano” para a Europa no domínio do espaço durante a sessão da trigésima nona sessão da conferência.sim Simpósio Espacial em abril. Um voo bem-sucedido do tão esperado Ariane 6 ajudaria a aliviar a “crise de lançamento” que forçou a Agência Espacial Europeia e a Comissão Europeia a comprar muitos lançamentos do Falcon 9 da SpaceX. Isto inclui o lançamento agendado para 28 de maio do EarthCARE, uma missão conjunta de ciências da Terra entre a ESA e a JAXA, a bordo de uma aeronave Falcon 9 da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia.
Mas no Simpósio Espacial, Aschbacher estabeleceu expectativas para aquele primeiro voo. “Estatisticamente, há 47% de probabilidade de que o primeiro voo não seja bem-sucedido ou não corra exatamente como planejado”, disse ele, citando um histórico de primeiros lançamentos de novos veículos de lançamento de grande porte. “Faremos tudo o que pudermos para que seja uma viagem bem-sucedida, mas acho que é algo que devemos levar em consideração.”
Um fornecimento surpreendentemente baixo de metano pode explicar como um planeta em torno de uma estrela próxima ficou estranhamente inchado, de acordo com novas observações da Agência Espacial Europeia. Telescópio Espacial James Webb (JWST). Os astrónomos dizem que os resultados mostram que as atmosferas planetárias podem aumentar de volume significativamente sem recorrer a teorias esotéricas sobre a formação planetária.
“Os dados de Webb dizem-nos que planetas como WASP-107 b não tiveram de se formar de uma forma estranha, com um núcleo muito pequeno e uma atmosfera gasosa massiva.” Michael LaneUm cientista de exoplanetas da Arizona State University disse em A declaração. “Em vez disso, poderíamos pegar algo mais parecido Netuno“Com muita rocha e pouco gás, basta aumentar a temperatura e depois aumentar e parece a mesma coisa.”
Descoberto em 2017 pelo consórcio Wide-Angle Planetary Search (WASP), o WASP-107 b está localizado a aproximadamente 200 quilômetros de distância. Ano luz de Terra No Constelação de VirgemEstá entre os exoplanetas mais leves descobertos até agora, dos quais existem mais de 5.000 planetas. Embora seja quase tão grande JúpiterWASP-107 b pesa apenas 12% do seu próprio peso Gigante de gásSua massa equivale a apenas 30 bolas terrestres. Para fins de contexto, uma massa de Júpiter é cerca de 318 massa terrestre. A equipe diz que o planeta está tão inchado que sua densidade pode ser comparada a um marshmallow cozido no micro-ondas.
Relacionado: O exoplaneta do algodão doce é o segundo planeta mais leve já encontrado
A partir de observações anteriores do tamanho, massa e idade de WASP-107 b, os astrónomos suspeitaram que o planeta tinha um pequeno núcleo rochoso rodeado por um rico reservatório de gases hidrogénio e hélio. No entanto, tal cenário não consegue explicar completamente o orbe inflado, que, apesar de orbitar a sua estrela a uma distância de um sétimo da distância da sua própria estrela. Mercúrio Nosso sol não recebe energia suficiente de sua estrela para compensar sua densidade semelhante à do algodão. Alternativamente, se o núcleo do planeta realmente contivesse mais massa do que o esperado, os cientistas dizem que a atmosfera teria encolhido à medida que a temperatura do planeta esfriou. tempoo que significa que teria parecido menor do que o observado.
Agora, usando dados do Telescópio Espacial James Webb – bem como observações anteriores do Telescópio Espacial telescópio espacial Hubble Duas equipes independentes de astrônomos podem ter resolvido o mistério. Em suma, descobriram que o metano na atmosfera do planeta é um milésimo do que seria esperado neste mundo. Dado que o metano é instável a altas temperaturas, os astrónomos dizem que a quantidade surpreendentemente baixa é uma evidência de que o gás nas profundezas do planeta está a “misturar-se vigorosamente com as camadas mais frias acima”. David Singh O médico da Universidade Johns Hopkins (JHU), em Maryland, que liderou um dos dois novos estudos, disse no comunicado. “O facto de termos detetado tão pouco, apesar de termos detetado outras moléculas contendo carbono, diz-nos que o interior do planeta deve ser muito mais quente do que pensávamos.”
Os investigadores dizem que o calor extra provavelmente provém do facto de WASP-107 b orbitar a sua estrela a cada 5,7 dias numa órbita que não é um círculo perfeito. A gravidade constante da estrela em WASP-107 b, que varia constantemente a sua distância da sua estrela, estica e contrai a forma do planeta, aquecendo-o assim. Na Terra, força semelhante a lua Causa marés altas e baixas.
Últimas notícias espaciais e as últimas atualizações sobre lançamentos de foguetes, eventos de observação do céu e muito mais!
O núcleo quente do planeta, combinado com o aquecimento das marés da sua estrela, também altera a química dos gases nas profundezas do planeta. Zafar Rustamkulovestudante de pós-graduação da JHU e coautor de um dos dois novos estudos, disse em artigo declaração da Universidade. “Acreditamos que este calor causa mudanças na química dos gases, especificamente a destruição do metano e a produção de quantidades elevadas de dióxido de carbono e monóxido de carbono.”
Em 2020, uma equipa de astrónomos, incluindo Singh, descobriu hélio na atmosfera do planeta WASP-107 b, marcando a primeira vez que este gás foi observado num exoplaneta. O elemento foi inicialmente avistado em todo o mundo em 2018, antes de existir lá Certo Dois anos depois, foi visto estendendo-se pelo espaço como uma nuvem tênue. Como a atmosfera do planeta é tão escassa, os astrônomos dizem que a radiação ultravioleta do WASP-107 b está lentamente retirando o ar do mundo – cerca de 0,1% a 4% da massa da atmosfera a cada bilhão de anos, para ser mais específico. de um cometa. – Como uma cauda atrás de um orbe.
Graças à natureza extremamente inchada do planeta, os astrónomos podem observar a sua atmosfera cerca de 50 vezes mais profundamente do que num mundo como Júpiter. No ano passado, por exemplo, as observações do JWST da atmosfera do planeta WASP-107 b mostraram que Areia de chuva No planeta.
Esta pesquisa está descrita em doisestudos Publicado segunda-feira (20 de maio) na revista Nature.