Когда вы наступаете на некоторые предметы, например, на бананы, они раздавливаются и прижимаются к земле. Но когда вы наступаете на другие предметы, например на камень, они сохраняют свою форму и не подвергаются воздействию. Так что же происходит, когда вы наступаете на бактерии? О том, что говорит наука по этому поводу, пойдет речь в данной статье.
Силы и давления
Давайте подумаем о том, что происходит, когда вы на что-то наступаете. Как минимум, вы прилагаете к нему силу. Что происходит после этого, зависит от силы, которую вы прикладываете, и от свойств объекта. Сила вашего шага зависит в основном от веса вашего тела. Также важна площадь, по которой распределяется та сила на стопе, которая создает давление. Важна также площадь, именно поэтому вы можете ходить по снегу в снегоходах, но утонете в обычной обуви. Можно рассчитать давление, разделив вес объекта на его площадь. Атмосфера оказывает на вас значительно большее давление, чем ваши шаги по земле — вы просто этого не чувствуете, потому что оно уравновешивается внутренним давлением воздуха внутри вашего тела.
Наступить на микроб
Что происходит с бактериальной клеткой, когда вы прикладываете к ней силу своего шага? Бактерии имеют разную форму: от сфер до палочек и спиралей. Бактериальные клетки имеют стенки, которые защищают их гелеобразные внутренности от окружающей среды. Насколько прочна клеточная стенка бактерий и может ли она выдержать силу вашего шага? Ученые изучали прочность стенок бактериальных клеток по нескольким причинам, в том числе для того, чтобы выяснить, может ли высокое давление убивать бактерии. Люди в пищевой промышленности используют высокое давление, чтобы сделать такие продукты, как молоко, безопасными для употребления.
Инструменты для измерения предела прочности
Чтобы определить прочность стенок бактериальных клеток, исследователи используют различные инструменты для измерения их предела прочности на растяжение, то есть максимального давления, которое объект может выдержать, прежде чем он сломается. Представьте себе бактерию достаточно большую бактерию, на которой человек мог бы стоять. Если бы у него была такая же прочность клеточной стенки, как у сальмонеллы, он мог бы выдержать более 350 человек весом более 240 килограммов каждый, стоящих на нем одновременно. В то время, как высокое давление может убить бактерии в некоторых приложениях, таких как пищевая промышленность, один человек, стоящий на них, не сможет этого сделать.
Проскальзывание сквозь трещины
Клеточные стенки бактерий очень прочны, поэтому раздавить их просто так не получится. Но есть еще одно осложнение, из-за которого раздавить бактерии еще труднее: они невероятно маленькие. Средняя бактерия имеет размер от одного до пяти микрон или миллионных долей метра. Для сравнения кончик обычной булавки имеет диаметр около ста тридцати микрон. Из этого следует, что раздавить бактерию, просто на нее наступив, даже прыгнув на нее изо всех сил, практически невозможно.
Канавки
Кожа, как и подошвы обуви, имеет канавки, в которые могут скользить бактерии, чтобы снять давление от наступления. На поверхности имеются тонкие борозды, называемые бороздами кожи, глубиной в среднем несколько десятков микрон. На подошвах обуви также есть канавки, которые намного глубже, чем на вашей коже. В результате, наступаете ли вы на бактерии босыми ногами или в обуви, большинство клеток соскользнет в одну из этих канавок и вырвется из-под полного давления, которое вы оказываете на землю.
Интересный факт
Как можно увеличить давление своих ног на бактериальную клетку, чтобы раздавить ее? Одним из теоретических способов было бы изменить подошву нашей обуви с плоской на очень заостренную, при этом подошва подошвы должна иметь диаметр, равный кончику булавки. Люди не могут этого сделать, а некоторые насекомые могут. Крылья цикады имеют крошечные молекулярные структуры, похожие на иголки. Эти игольчатые структуры имеют размер всего нанометры, в тысячу раз меньше, чем у большинства бактерий, и называются наностержнями.
