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Swimming-Induced Mechanoresponsive Material Stigmergy

Projektbeschreibung

Wie Bakterien ihre Umgebung beeinflussen

Bakterien verfügen über winzige Propeller, die sogenannten Flagellen, mit denen sie in verschiedenen mikrobiellen Lebensräumen umherschwimmen. Die Beweglichkeit der Bakterien wird häufig durch das komplexe Zusammenspiel mit der Fluidströmung beeinflusst und sowohl durch Wechselwirkungen zwischen Zelle und Fluid als auch durch die zwischen den Zellen wirkenden Kräfte angetrieben. Auch wenn die Dynamik dieser Wechselwirkungen bereits gründlich untersucht wurde, ist recht wenig über die wechselseitigen Beziehungen zwischen Bakterien und ihren Lebensräumen bekannt. Im Interesse des EU-finanzierten Projekts SIMMS liegt es zu verstehen, wie die kollektive Bewegung vieler beweglicher Mikroben deren Umgebung beeinflussen kann. Die Idee dabei lautet, dass die kollektive bakterielle Strömung die Struktur von Lebensräumen verändern kann, wodurch die Bakterien gewissermaßen das Ökosystem manipulieren.

Ziel

Boundaries govern the hydrodynamics of swimming microbes, both affecting individual and collective motion. However, in vivo circumstances are vastly more perplexing because biological surroundings are adaptive. While previous work has productively considered complications to individual swimmer dynamics, it has neglected mechanoreciprocity, the bi-directional relationship between cells and their material surroundings. This research program proposes that the collective dynamics exhibited by swimming bacteria play a presently overlooked role in restructuring their material surroundings as active “ecosystem engineers.” This proposal seeks to uncover whether the active hydrodynamic stresses due to the collective motion of many motile microbes can be sufficient to mechanically induce structural changes to their material environments. Crucially, this will, in turn, modify swimmer dynamics, creating a reciprocal relationship between the microbes and their surroundings. Thus, this research program seeks to establish the new research direction of Swimming-Induced Mechanoresponsive Material Stigmergy (SIMMS). Through a series of coarse-grained particle-based numerical simulations of many swimming microbes and their pliable surrounding, this proposal will try to find evidence of mechanoreciprocity due to active hydrodynamic stresses generated by collective bacterial flows. Activity-driven restructuring of responsive micro-environments would not only represent an embodiment of biophysical multi-scale self-organised complexity, but also open pathways for regulating bacteria dynamics to aid biodegradation, hinder contamination and combat medical infections.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2020

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

KOBENHAVNS UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 207 312,00
Adresse
NORREGADE 10
1165 KOBENHAVN
Dänemark
Region
Danmark Hovedstaden Byen København
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 207 312,00