Tại sao một khi vi khuẩn rơi vào cánh chuồn chuồn thì không thể sống nổi?

  25/03/2017

Tại sao một khi vi khuẩn rơi vào cánh chuồn chuồn thì không thể sống nổi?

 

Trong quá khứ, con người đã học tập chuồn chuồn để chế tạo ra những cỗ máy bay được. Cấu trúc mắt loài vật này cũng được nghiên cứu để ứng dụng vào những chiếc camera hay mắt nhân tạo dành cho người mù lòa.

Bây giờ, chuồn chuồn tiếp tục chứng minh chúng phải là một bậc thầy của tạo hóa. Các nhà khoa học lần này quan sát được khả năng diệt khuẩn tự nhiên trên cánh chuồn chuồn, và lại một lần nữa muốn học tập chúng.

Không phải một bề mặt phẳng đơn giản như chúng ta thấy, cánh chuồn chuồn thô ráp bởi vì nó chứa những chiếc bẫy vi khuẩn. Soi trên kính hiển vi, bạn có thể thấy chúng giống như một bàn đinh, cắm lẫn mảnh chai sắc nhọn.

Cho nên, đừng hỏi tại sao một khi vi khuẩn đã rơi trên cánh chuồn chuồn thì không thể sống nổi.

 


Cánh chuồn chuồn có thể xé toạc vi khuẩn, giết chết chúng mà không cần kháng sinh

Cánh chuồn chuồn có thể xé toạc vi khuẩn, giết chết chúng mà không cần kháng sinh

 

Trong nhiều nỗ lực tạo ra các bề mặt diệt khuẩn, các nhà khoa học đã từng phủ nó với chất hóa học. Nhưng rồi chúng ta biết, chất hóa học cũng như kháng sinh sẽ mất dần tác dụng theo thời gian, khi vi khuẩn bắt đầu biết cách kháng lại chúng.

Vì vậy ngày nay, hướng nghiên cứu hứa hẹn cho việc tạo bề mặt diệt khuẩn là đặt những chiếc bẫy. Chúng giống như một bàn đinh tý hon, làm ra từ những thanh nano silic màu đen chĩa lên trời. Và bởi những chiếc bẫy giết vi khuẩn theo nguyên tắc vật lý, nó không bị kháng lại như kháng sinh.

Những bàn đinh xé toạc vi khuẩn nằm trong một lĩnh vực nghiên cứu rộng, gọi là bề mặt kết cấu nano (nano textured surfaces – NTS). Lĩnh vực này nhận được sự quan tâm rất lớn của nhiều nhà khoa học. Bởi các kết cấu nano tồn tại ngay trong tự nhiên và chúng rất đáng để con người phải học hỏi.

Chẳng hạn, một bề mặt nano phủ lên quần áo, giày dép, giúp các vật dụng chống nước, đó là thứ được mô phỏng theo bề mặt của những chiếc lá sen. Trong trường hợp bàn đinh nano silic xé toạc vi khuẩn, nó là thứ tương tự bề mặt cánh của những con chuồn chuồn.

Trước đây, các nhà khoa học đã biết rằng một bàn đinh trên cánh chuồn chuồn có thể giết chết vi khuẩn, bằng cách đâm thủng vách tế bào của chúng. Nhưng họ muốn quan sát tận mắt điều này trong nghiên cứu mới.

Sử dụng các kính hiển vi điện tử siêu mạnh, các nhà khoa học Australia và Nigeria cuối cùng cũng thực hiện được điều này. Hơn nữa, họ còn phát hiện ra nhiều điều mà chúng ta vẫn lầm tưởng.

 


Một bàn đinh trông thế này đã đáng sợ, trên cánh chuồn chuồn chúng còn đáng sợ hơn

Một bàn đinh trông thế này đã đáng sợ, trên cánh chuồn chuồn chúng còn đáng sợ hơn

 

Hóa ra các bàn đinh mà tự nhiên tạo ra không như những gì chúng ta thấy ở rạp xiếc. Nhưng phải như thế thì chúng mới giết chết được vi khuẩn.

Đầu tiên, một bàn đinh trên cánh chuồn chuồn không đóng lên từ những chiếc đinh giống hệt nhau. Như một nguyên lý mà các nhà khoa học trong lĩnh vực công nghệ nano “thuộc lòng”, mọi thứ phải được làm ra càng đồng đều càng tốt.

Ví dụ, một bề mặt muốn chống nước tốt, nó phải được làm nên từ những “chiếc ô” nano giống hệt nhau và xếp san sát lại. Nhưng trong trường hợp một bàn đinh thì lại không phải thế. Bạn sẽ chẳng bao giờ thấy một diễn viên xiếc bị những chiếc đinh trên bàn xuyên thủng, cũng bởi chúng san sát và giống hệt nhau như vậy.

Câu hởi đặt ra là một bàn đinh như thế nào thì sẽ nguy hiểm hơn? Hóa ra, nó phải lởm chà lởm chởm, chứa những chiếc đinh sắc nhọn, cái phải cao cái phấp thấp và xen lẫn cả với những mảnh chai vỡ.

Đó chính xác là những gì bạn nhìn thấy trên cánh chuồn chuồn:

 


Một bàn đinh nano mà con người tạo ra (bên trái) và bàn đinh lẫn mảnh chai trên cánh chuồn chuồn (bên phải).

Một bàn đinh nano mà con người tạo ra (bên trái) và "bàn đinh lẫn mảnh chai" trên cánh chuồn chuồn (bên phải).

 

Một điều nữa được các nhà khoa học phát hiện, nguyên lý hoạt động của chiếc bẫy nguy hiểm này cũng khác xa những gì mọi người tưởng tượng. Khi một vi khuẩn rơi vào bàn đinh, nó không hề bị xuyên thủng như rơi xuống một chiếc bẫy của người thổ dân cắm đầy chông nhọn.

Thay vào đó, mình của những con vi khuẩn, mà trong trường hợp này là E. coli, thậm chí còn không chạm trực tiếp vào một chiếc đinh nào. Chúng tiết ra một chất dịch gọi là polymer ngoại bào. Những dịch này hình thành nên những bàn tay bám chặt vào những chiếc đinh nhọn như bạn có thể thấy ở đây:

 


Những ngón tay của vi khuẩn bám vào bề mặt bàn đinh

Những "ngón tay" của vi khuẩn bám vào bề mặt bàn đinh

 

Khi vi khuẩn mới rơi vào bề mặt cánh chuồn chuồn, chúng chỉ phải chịu tác động bởi một lực dính. Ban đầu nó chỉ có thể làm biến dạng một chút màng vi khuẩn. Với duy nhất lực này, bàn đinh chưa thể xé những con vi khuẩn ra làm đôi được. Nguyên lý là, nếu chúng nằm im thì sẽ không chết.

Mặc dù vậy, các vi khuẩn sẽ di chuyển. Đó là điều mà chúng ta mong đợi, lực dính vẫn tồn tại gây ra một lực kéo lên màng ngoài vi khuẩn. Đó là những cái xé mạnh dẫn đến vết rách, gây rò rỉ tế bào chất và cơ quan bên trong vi khuẩn.

Kết quả là những con vi khuẩn bị xẹp xuống như những quả bóng bay thủng, mà bạn có thể tận mắt nhìn thấy dưới đây:

 


4 trạng thái của vi khuẩn trên bàn đinh, từ sống bình thường tới chết và xẹp lép

4 trạng thái của vi khuẩn trên bàn đinh, từ sống bình thường tới chết và xẹp lép

 

Chỉ sau khi vi khuẩn đã chết, đinh và chông nhọn mới đâm vào chúng. Các tác giả nghiên cứu kết luận với một sơ đồ mô tả những chiếc bẫy nguy hiểm với vi khuẩn trên cánh chuồn chuồn. Trong đó, họ so sánh mô hình cũ, mà nhiều người từng nghĩ về cách mà những bàn đinh nano diệt khuẩn (phía trên) với mô hình mới họ đề xuất (phía dưới).

 


Cơ chế vi khuẩn bị giết chết bởi bàn đinh trên cánh chuồn chuồn

Cơ chế vi khuẩn bị giết chết bởi bàn đinh trên cánh chuồn chuồn

 

Viết trong báo các nghiên cứu đăng trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces, các tác giả tin rằng những gì họ quan sát được mới chính là cơ chế, giúp cánh những con chuồn chuồn luôn sạch sẽ. Một lần nữa học tập tự nhiên ở điểm này, con người có thể tạo ra nhiều công cụ hữu ích cho cuộc sống hiện tại và tương lai.

Chẳng hạn như hiện nay, kháng kháng sinh đã trở thành một vấn đề toàn cầu, thứ mà có thể giết chết tới 10 triệu người vào năm 2050. Trong khi kháng sinh và các chất diệt khuẩn mất tác dụng hóa học của chúng, con người có thể tạo ra những “chiếc bẫy cổ xưa” hoạt động trong nguyên tắc vật lý như thế này, để giết chết vi khuẩn.

Những chiếc bàn đinh có thể được tích hợp trên nhiều bề mặt tạo cơ hội cao cho vi khuẩn phát triển và lây lan, chẳng hạn như: tường bệnh viện, nắm đấm cửa, bề mặt bàn ăn và phòng vệ sinh…

Tham khảo ScienceAlert

Bình luận

Tin tức mới

Xem tất cả

Sự thật chỉ ăn gạo lứt muối mè sẽ khỏi ung thư?

Không ít người mang trong mình khối u, bệnh ung thư và cả những em nhỏ bị ung thư cũng được gia đình chỉ cho ăn gạo lứt muối mè, không ăn thịt cá… với quan niệm như vậy khối u sẽ tự "chết" vì bị bỏ đói. Liệu đây có phải cách hay để chữa trị ung thư?

Tiếng ù trong tai có thể giết chết bạn bất cứ lúc nào

Nữ diễn viên 36 tuổi Andrea Syron sống tại Michigan, Mỹ đã phải trải qua phẫu thuật nguy hiểm để ngăn chặn "quả bom hẹn giờ" trong não cô, thứ có thể giết chết cô bất cứ lúc nào nhưng bị các bác sĩ chẩn đoán nhầm là dị ứng, Dailymail đưa tin.

5 năm không sốt: Nên cẩn thận với hai loại bệnh ung thư

Theo mạng tin Hoàn cầu của Trung Quốc, nếu trong một thời gian dài không sốt thì chúng ta đừng vội nghĩ mình có một cơ thể khỏe mạnh. Trên thực tế, đây lại không phải là một chuyện tốt, có thể ung thư đang gõ cửa cơ thể của chúng ta.

Tăng cân giúp não to lên

Trọng lượng cơ thể gia tăng là một nhân tố quan trọng giúp con người gia tăng kích cỡ não và bước ra khỏi “thế giới” linh trưởng.

Tại sao chúng ta càng gãi càng ngứa?

Có lẽ với nhiều người, đây chỉ là một triệu chứng đơn thuần. Tuy nhiên đằng sau nó là những vấn đề phức tạp liên quan đến não bộ và các xung thần kinh cảm giác.

50% thuốc bán trên Internet là thuốc giả

Thông tin này được đưa ra tại hội thảo Hội thảo Nâng cao sức khỏe người bệnh: Tầm quan trọng của chất lượng và phát minh trong lĩnh vực dược phẩm được tổ chức tại Hà Nội ngày 16/3.

Đây là tộc người có trái tim khỏe nhất thế giới

Một nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng, người Tsimané tại Bolivia, có tỉ lệ mắc bệnh tim thấp nhất trên thế giới. Trên thực tế, một người Tsimané 80 tuổi, sớ hữu trái tim khỏe hơn nhiều so với một người Mỹ 55 tuổi.

Công nghệ in 3D giúp tái tạo 100% mô hình quả tim người

Mô hình quả tim chế tạo bằng công nghệ in 3D đã cứu sống tính mạng của 1 bé trai 14 tháng tuổi trong 1 ca phẫu thuật tim. Đây là kết quả chế tạo của các kỹ sư tại trường khoa học kỹ thuật J.B Speed trực thuộc Đại học Louisville.

Bạn nên chấm dứt ngay 5 quan niệm sai lầm này về thực phẩm

Có phải cứ dầu thực vật là sẽ tốt cho sức khỏe? Đã từ lâu, chúng ta được nghe rất nhiều lời khuyên liên quan đến thực phẩm. Nhiều trong số đó đã trở thành niềm tin trong suốt một thời gian dài. Tuy nhiên, liệu tất cả những gì bạn học được về thực phẩm

Tử cung nhân tạo - Khi máy móc tạo ra được... con người

Việc sáng tạo ra tử cung nhân tạo là một tiến bộ khoa học đáng ghi nhận, nhưng giống như trí tuệ nhân tạo nếu con người không biết cách kiểm soát những phát minh một cách hợp lý thì đó chắc chắn là ngày tận cùng của nhân loại.

Bệnh hiếm Kawasaki bỗng dưng... không còn hiếm

Trong vòng một tháng nay, tại Bệnh viện (BV) Nhi Trung ương, số ca mắc bệnh Kawasaki bỗng nhiên tăng đột biến. Từng được xem là căn bệnh “lạ và hiếm”, Kawasaki tiềm ẩn nhiều nguy cơ vì gây tổn thương tim, ảnh hưởng tới tính mạng của trẻ.

Trầm cảm làm tăng nguy cơ bệnh tim

Một nghiên cứu lớn gồm hơn 3,2 triệu người cho thấy, những người bị bệnh tâm thần nặng (SMI), gồm tâm thần phân liệt, rối loạn lưỡng cực và trầm cảm, tăng 53% nguy cơ bị bệnh tim mạch so với những người không mắc bệnh tâm thần.

2 năm trước tạo ra não mini nhân tạo, chính các nhà khoa học cũng không ngờ ngày hôm nay nó có thể tự sản sinh mạch máu

Năm 2015, các nhà khoa học tại Đại học Brown đã phát triển thành công một loại “não mini” từ mô hình được tạo ra từ việc cấy ghép 3D các tế bào thần kinh sống. Mục đích ban đầu của các nhà khoa học là tạo ra loại vật mẫu thí nghiệm mới có thể giúp giảm th

Vùng đất 900 năm không có ai mắc ung thư

Ở đó, khoảng cách cha con có thể lên tới 90 tuổi. 100 tuổi vẫn được coi ở độ tuổi trưởng thành, phụ nữ 80 tuổi trông trẻ như mới ngoài 40. Những cụ ông, cụ bà 130 tuổi vẫn lao động hăng say và nhiều người sống tới 145 tuổi.

Những cơn mưa phóng thích 800.000 nghìn tỷ vi khuẩn mặt đất vào không khí, nhiều gần bằng số sao trong vũ trụ chúng ta biết

Đừng bao giờ nếm một cơn mưa, nếu bạn không muốn trở thành một kẻ thảm sát hàng loạt. Nếm một cơn mưa là bạn đang kết thúc số phận của hàng triệu vi khuẩn, trong chuyến phiêu lưu rời khỏi mặt đất của chúng. Một số vi khuẩn ấy, thậm chí, có thể "trả thù" b

Trung Quốc thử nghiệm thành công thiết bị điều chỉnh đường huyết từ xa bằng ứng dụng điện thoại - giải pháp cho bệnh nhân tiểu đường

Hãy tưởng tượng việc người bệnh tiểu đường có thể nói lời tạm biệt với những ống tiêm vật lý, thứ mà họ đang phải sử dụng để tiêm insulin vào cơ thể mỗi ngày. Thay vào đó, họ chỉ cần cài một ứng dụng trên điện thoại di động, là đã có khả năng theo dõi mức

Đây là 6 điều không nên nói với một người mắc ung thư

Đối mặt và trò chuyện với một người mắc ung thư không phải là điều dễ dàng. Trong nhiều trường hợp, tâm lý của họ trở nên rất phức tạp. Khi đó, ngay cả bạn bè và những người thân thiết nhất của bệnh nhân cũng phải cảm thấy bối rối.

10 cách đường gây hại cho sức khỏe của bạn

Đường là một loại thực phẩm có thể quyến rũ bất cứ ai bởi hương vị ngọt ngào của nó. Đây cũng là một nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho cơ thể. Tuy nhiên, việc bạn tiêu thụ quá nhiều đường sẽ gây tác hại khôn lường đến sức khỏe. Đó cũng chính là lí

Phá bỏ nguyên tắc tuần làm việc 40h, sắp xếp lại cuộc sống không theo mốc thời gian và kết quả bất ngờ cho những người thực hiện

Nguyên tắc làm việc 8 giờ/ngày, 5 ngày/tuần đã tồn tại cả trăm năm hóa ra không phải thứ gì dựa trên khoa học mà đơn giản chỉ là cách gia tăng lượng cầu cho hàng hóa tiêu dùng. Vậy thì chúng ta nên bố trí thời gian trong ngày như thế nào để đạt hiệu quả c

Rối loạn chức năng tuyến giáp liên quan đến suy tim

Nghiên cứu mới chỉ ra rằng những người bị suy giáp (tuyến giáp kém hoạt động) có nguy cơ cao bị suy tim nặng, người cường giáp (tuyến giáp hoạt động quá mức) có thể dễ bị bất thường nhịp tim, thường là nhịp tim nhanh.

Người gầy, trẻ nhỏ cũng có thể mắc gan nhiễm mỡ

Bệnh gan nhiễm mỡ chủ yếu do rối loạn chuyển hóa tế bào gan gây ra. Nhiều người quan niệm gan nhiễm mỡ thường gặp ở những người uống nhiều rượu, bia, thừa cân, béo phì, song trên thực tế người gầy, trẻ nhỏ cũng bị mắc gan nhiễm mỡ.

Có bí mật gì trong bữa sáng của những người sống thọ?

Bữa sáng là bữa ăn quan trọng nhất trong ngày, nhưng chỉ khi bạn thực hiện nó một cách khoa học. Dưới đây là vài gợi ý cho một thực đơn cung cấp nguồn năng lượng dồi dào mà những người khỏe mạnh và có tuổi thọ cao đã duy trì trong nhiều năm.

Suy hô hấp nặng hồi phục hoàn toàn nhờ tim phổi nhân tạo

Các bác sĩ Khoa hồi sức tích cực, Bệnh viện Bạch Mai vừa cấp cứu thành công bệnh nhân bị suy hô hấp nặng, rối loạn đông máu, suy tuần hoàn và suy thận cấp. Hiện tại bệnh nhân đã phục hồi và được xuất viện. Theo các bác sĩ, nếu không được hỗ trợ chạy tim p

Mới chớm mùa nắng, bệnh ở trẻ đã gia tăng

Mỗi ngày 2 bệnh viện Nhi Đồng đang phải tiếp đón từ 9 - 10.000 lượt trẻ đến khám và điều trị. Bác sĩ cảnh báo, thời tiết bắt đầu vào mùa nắng nóng sẽ tạo điều kiện cho vi rút gây bệnh phát triển, phụ huynh cần tăng cường bảo vệ sức khỏe cho trẻ.

Cảnh giác đột ngột viêm cơ tim

Nghe bác sĩ chẩn đoán người bệnh bị suy tim nặng, đe dọa tính mạng... thân nhân cứ ngỡ ngàng. Triệu chứng của bệnh này thường nhẹ như sốt, mệt mỏi, đau cơ nên dễ bị bỏ qua.

Những hiểu lầm phổ biến về muối

Muối là thực phẩm quen thuộc trong gian bếp mỗi nhà. Tuy nhiên, không phải lúc nào chúng ta cũng có những nhìn nhận đúng về muối. Dưới đây là những hiểu lầm thường gặp về muối.

Phát hiện gen gây đột tử ở người trẻ tuổi

Các nhà nghiên cứu Canada, Nam Phi và Ý đã xác định được một gen mới có thể gây đột tử ở thanh niên và các vận động viên. Đó là gen CDH2 gây bệnh cơ tim tâm thất phải gây loạn nhịp (ARVC), một rối loạn di truyền khiến cho tim bệnh nhân ngừng đập và là ngu

Những trường hợp cần hạn chế tỏi

Tỏi có chứa một hợp chất gọi là allicin, đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Ăn tỏi giúp hạ huyết áp cao, đồng thời hạn chế hình thành angiotensin II, một loại hormone làm giãn nở các mạch máu.