மலேரியா ஒட்டுண்ணிகள் – ஹெலிகல் பாதைகள் நுண்ணிய உலகில் எல்லா இடங்களிலும் உள்ளன. பல பாக்டீரியாக்கள் மற்றும் ஒட்டுண்ணிகள் வெறுமனே நீந்துவதில்லை அல்லது நேர்கோட்டில் சறுக்குவதில்லை.

முப்பரிமாணத்தில், அவர்கள் தங்கள் சுற்றுப்புறங்களில் கார்க்ஸ்ரூ போன்ற தடங்களை கண்டுபிடிக்கின்றனர். மலேரியா ஒட்டுண்ணிகள், எடுத்துக்காட்டாக, மென்மையான 3D ஜெல்களின் வழியாகவும், கடித்த புரவலரின் தோலில், நீட்டிக்கப்பட்ட நீரூற்றுகள் போல தோற்றமளிக்கும் பாதைகளில் சறுக்குகின்றன. அத்தகைய எந்த உயிரினத்திற்கும், முக்கிய சவால் சத்தம்.

அவற்றின் சுற்றுச்சூழலில் இருந்து தற்செயலான ஆற்றல் வெடிப்புகள் மற்றும் அவற்றின் சொந்த சக்தியை உருவாக்கும் இயந்திரங்களில் ஏற்ற இறக்கங்கள் தொடர்ந்து அதை திசைதிருப்ப முயற்சி செய்கின்றன. Escherichia coli பாக்டீரியாவின் உன்னதமான வேலை, சுழற்சி பரவல் காரணமாக ஒரு பாக்டீரியம் அதன் நோக்குநிலையை ஒரு நொடிக்குள் இழக்கக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகிறது, அதாவது. இ.

சுற்றியுள்ள மூலக்கூறுகளுடன் மோதல்கள் மெதுவாக இன்னும் நிச்சயமாக அதன் திசையை சீரற்றதாக மாற்றும். இருப்பினும், மலேரியா ஒட்டுண்ணிகள் மற்றும் பிற ஒத்த நுண்ணுயிரிகள் ஊட்டச்சத்துக்களைக் கண்டறிய பத்து வினாடிகள் அல்லது அதற்கும் மேலாக பாதையில் இருக்க வேண்டும் – ஒட்டுண்ணியின் விஷயத்தில் – ஒரு இரத்த நாளம்.

திருப்பத்தை செய் முந்தைய இயற்பியல் மாதிரிகள் பொதுவாக இத்தகைய நுண்ணுயிரிகளை சீரற்ற இரைச்சலால் தூண்டப்பட்ட சுய-இயக்கப்படும் ‘மணிகள்’ என்று விவரித்தன. இந்த மாதிரிகள் பெரும்பாலும் இரு பரிமாணங்களாக இருந்தன; சில நேரங்களில் அவை மணிகள் வட்டமிட ஒரு எளிய, நிலையான முறுக்குவிசையைச் சேர்த்தன.

இருப்பினும், நினைவகத்தைக் கொண்ட சத்தத்தின் முன்னிலையில் அவர்கள் 3D ஹெலிகல் இயக்கத்தை முழுமையாக நடத்தவில்லை, அதாவது சத்தத்தின் தற்போதைய மதிப்பு அதன் சமீபத்திய கடந்த காலத்தைப் பொறுத்தது. அதே நேரத்தில், மலேரியா ஒட்டுண்ணிகள் பற்றிய வடிவவியலின் அடிப்படையிலான வேலை, அவற்றின் வளைந்த, தடி போன்ற வடிவம் மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மை எவ்வாறு தடைகள் மற்றும் இரத்த நாளங்கள் போன்ற கட்டமைப்புகளைச் சுற்றி சுழல உதவியது என்பதைக் காட்டுகிறது, ஆனால் அவை எவ்வாறு அந்த வழியில் நகர முடியும் என்பதை விவரிக்கவில்லை. ஹைடெல்பெர்க் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்களின் புதிய ஆய்வு இந்த இடைவெளியைக் குறைத்திருக்கலாம்.

மலேரியா ஒட்டுண்ணிகள் செயற்கை ஹைட்ரஜல்கள் மூலம் சறுக்குவதைக் கவனித்து, அதன் வழிகளை ஒரு மாதிரியைப் பயன்படுத்தி புனரமைத்து, நவம்பர் 24 அன்று இயற்கை இயற்பியலில் தங்கள் கண்டுபிடிப்புகளை வெளியிட்டனர். “எங்கள் புதிய ஆய்வுகள், மலேரியா ஒட்டுண்ணிகள் 3D சூழல்களில் வலது கை ஹெலிக்களில் பிரத்தியேகமாக நகர்வதைக் காட்டுகின்றன,” Ulrich Schwarz மற்றும் Biystems இன் ஆய்வுக் குழுமம் ஹைடெல்பெர்க் பல்கலைக்கழகத்தின் கோட்பாட்டு இயற்பியல் நிறுவனம் ஒரு வெளியீட்டில் தெரிவித்துள்ளது. தரவுகளிலிருந்து, குழு இரண்டு நேர அளவுகளில் மாற்றங்கள் நடப்பதைக் கண்டறிந்தது: ஒன்று சுமார் 20 வினாடிகளில் மற்றொன்று 100 வினாடிகளில்.

20 வினாடிகள் ஒரு ஹெலிகல் திருப்பத்தின் கால அளவைப் பொருத்தியது, அந்த நேரத்தில் ஒட்டுண்ணியின் உள் இயக்கம் தோராயமாக அதே வழியில் தள்ளப்பட்டது. 100 வினாடிகள் என்பது ஹெலிக்ஸின் அச்சு ஒரு திசையில் எவ்வளவு நேரம் தொடர்ந்து சுட்டிக்காட்டுகிறது.

லூப்பி சிறப்பாக இருக்கும் போது, ​​மனித தோலில் செலுத்தப்படும் மலேரியா ஸ்போரோசோய்ட்டுகள் கல்லீரலுக்கு இட்டுச் செல்லும் தந்துகியைக் கண்டுபிடிக்க நூற்றுக்கணக்கான மைக்ரோமீட்டர்களை மறைக்க வேண்டும். பழைய வடிவியல் மாதிரிகள் ஏற்கனவே ஒரு ஒட்டுண்ணி ஒரு திருப்பத்தை ஏற்படுத்தும் இயற்கையான தூரம் சிறிய இரத்த நாளங்களின் ஆரத்துடன் பொருந்துகிறது, அவற்றைச் சுற்றி சுழற்றுவதை எளிதாக்குகிறது.

புதிய வேலை இந்தப் படத்தில் ஒரு நிரப்பு கேள்வியைச் சேர்த்துள்ளது: ஒட்டுண்ணியின் உள் பொறிமுறையின் இரைச்சல் தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு, ஒரு ஹெலிகல் பாதையைப் பின்பற்றுவது உண்மையில் அதே வேகத்தில் நகரும் வளையாத நுண்ணுயிரிகளை விட அதிக தூரம் பயணிக்க உதவுமா? ஆய்வுக் குழு ஒரு சிரல் செயலில் உள்ள துகளின் 3D கணித மாதிரியை உருவாக்கியது, அதாவது ஒரு மணிகள் நகரும் போது ஒரு நிலையான அர்த்தத்தில் சுற்றி திரியும். துகள் அதன் சொந்த குறிப்பு சட்டத்தில் ஒரு நிலையான முன்னோக்கி வேகம் மற்றும் ஒரு கோண திசைவேகம், சத்தம் இல்லாத நிலையில், அது ஒரு சரியான ஹெலிக்ஸைக் கண்டுபிடிக்கும். சுழற்சி சத்தத்தை குழு எவ்வாறு நடத்தியது என்பதில் வேலையின் புதுமை உள்ளது.

வெள்ளை இரைச்சலைச் சேர்ப்பதற்குப் பதிலாக, ஆசிரியர்கள் கோண வேகத்தை ஓர்ன்ஸ்டீன்-உஹ்லென்பெக் (OU) செயல்முறையுடன் விவரித்தனர். இங்கே, சத்தம் ஒரு குறிப்பிட்ட ஓய்வு நேரத்துடன் விருப்பமான மதிப்பை நோக்கி ‘பின் இழுக்கப்படுகிறது’.

இது ‘வண்ண சத்தத்தை’ உருவாக்கியது, அதாவது. இ. வெள்ளை இரைச்சல் மட்டுமல்ல, ஓரளவு யூகிக்கக்கூடிய சத்தம், ஒட்டுண்ணியின் உடலில் மெதுவாக மாறுபடும் உள் செயல்முறைகளைப் பிரதிபலிக்கிறது.

மணிகளின் சராசரி நிலை மற்றும் அதன் இடப்பெயர்ச்சி பற்றிய இந்த மாதிரியின் கணிப்புகள் ஹைட்ரஜல் வழியாக நகரும் ஒட்டுண்ணிகளின் கணிப்புகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. ஆரம் மற்றும் சுருதி முக்கியமாக, ஆசிரியர்கள் ஒரு 3D இடத்தில் மற்றும் ஒரு நியாயமான அளவிலான இரைச்சலுக்கு, ஒரு ஹெலிகல் பாதையில் நகரும் மணிகள் அதே வேகத்தில் நேராக பயணிக்கும் ஒரு மணியை விட அதிக நேரம் அதிக தூரத்தை நகர்த்த முடியும் என்று கண்டறிந்தனர். அதாவது, போதுமான நேரம் கொடுக்கப்பட்டால், நுண்ணுயிரி அதன் தோற்றத்திலிருந்து எவ்வளவு தூரம் பரவுகிறது என்பதன் அடிப்படையில் ஹெலிக்ஸ் “ஒரு நேர் கோட்டை விட நேராக” இருக்கும்.

இந்த நடத்தை பல முந்தைய மாதிரிகள் கணித்ததிலிருந்து வேறுபட்டது. புதிய மாடலின் சிறந்த-பொருத்தமான அளவுருக்கள் சுருதி (ஹெலிக்ஸின் இரண்டு தொடர்ச்சியான திருப்பங்களுக்கு இடையிலான தூரம்) சுமார் 13 மைக்ரோமீட்டர்கள் மற்றும் சுமார் 3 மைக்ரோமீட்டர்கள் ஆரம் கொண்ட ஹெலிகல் பாதைகளையும் சுட்டிக்காட்டுகின்றன. இந்த ஒட்டுண்ணிகளுக்கு முன்னர் அறிவிக்கப்பட்ட வரம்புகளுக்குள் இரண்டு மதிப்புகளும் சரிந்தன.

இந்த அளவுருக்களைப் பயன்படுத்தி உருவகப்படுத்தப்பட்ட பாதைகளின் வடிவங்களும் ஆசிரியர்கள் உண்மையில் அளந்ததைப் போலவே இருந்தன. ஒன்றாக எடுத்துக்கொண்டால், ஹெலிகல் இயக்கம் என்பது ஒரு வடிவியல் வினோதம் மட்டுமல்ல, மலேரியா ஒட்டுண்ணி போன்ற நுண்ணுயிரிகளுக்கு சத்தமில்லாத இடங்களில் திறமையாக பயணிப்பதற்கான ஒரு வலுவான உத்தி என்று முடிவுகள் தெரிவிக்கின்றன.

ஒரு ஒட்டுண்ணியின் உள் ‘இயந்திரம்’ அதன் திருப்பங்களின் அதே நேரத்தில் ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கும், அதன் சுழலும் பாதையானது அந்த ஏற்ற இறக்கங்களை சராசரியாகக் கொண்டு, ஒட்டுமொத்த இயக்கத்தின் திசையை மேலும் நிலையானதாக வைத்திருக்கும். விந்தணு செல்கள் மற்றும் பாசிகள் பற்றிய முந்தைய வேலைகளுடன் இந்த முடிவு பொருந்துகிறது, அங்கு ஹெலிகல் நீச்சல் வளைவு மற்றும் முறுக்கு ஆகியவற்றில் வலுவான சத்தம் இருந்தபோதிலும், இரசாயன சாய்வுகளின் முன்னிலையில் செல்கள் நம்பகத்தன்மையுடன் செல்ல உதவும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர்.

இந்த முடிவானது மலேரியா ஒட்டுண்ணிகளின் வடிவியல் மாதிரிகளை பூர்த்தி செய்யக்கூடும், அவை அவற்றின் இயற்கையான வளைவு மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மையின் முக்கியத்துவத்தை வலியுறுத்துகின்றன, அவை ஒப்பிடக்கூடிய ஆரம் கொண்ட இரத்த நாளங்களில் ஒட்டிக்கொள்ள உதவுகின்றன. என்ன நடக்கிறது… ஒரு கொசு கடித்த பிறகு, ஸ்போரோசோயிட்டுகளின் ஒரு சிறிய பகுதி மட்டுமே நோய்த்தொற்று வெற்றிபெற ஒரு தந்துகி அடைய வேண்டும். மேலும் துல்லியமான கட்டுப்பாடு தேவையில்லாமல், ஒவ்வொரு ஒட்டுண்ணியும் திசையை இழக்கும் முன் அதிக நிலத்தை உள்ளடக்கியிருப்பதை உறுதி செய்வதற்கான சிறந்த வழி பரிணாமம் கண்டுபிடித்ததாகத் தெரிகிறது.

“இந்த கைராலிட்டி பரிணாம வளர்ச்சியின் போது புரவலன் உடலில் உள்ள வெவ்வேறு திசுப் பெட்டிகளுக்கு இடையில் விரைவாகவும் எப்போதும் ஒரே மாதிரியாக மாற அனுமதிக்கும் என்று நாங்கள் சந்தேகிக்கிறோம்” என்று ஆய்வு இணை ஆசிரியரும் ஹைடெல்பெர்க் பல்கலைக்கழக ஒருங்கிணைப்பு ஒட்டுண்ணியியல் பேராசிரியருமான ஃப்ரீட்ரிக் ஃபிரிஷ்க்னெக்ட் ஒரு வெளியீட்டில் தெரிவித்தார். மலேரியாவிற்கு அப்பால், சில பாசிகள் மற்றும் காலனித்துவ சோனோஃப்ளாஜெல்லட்டுகள் போன்ற மற்ற நுண்ணிய நீச்சல் வீரர்களுக்கு இந்த மாதிரி பொருந்தும், அதன் ஹெலிகல் பாதைகள் மற்றும் சத்தமில்லாத உந்துவிசை விஞ்ஞானிகள் ஏற்கனவே ஆவணப்படுத்தியுள்ளனர்.

இந்த மாதிரியானது மருத்துவத்தில் செயற்கை நுண்ணிய மற்றும் நானோபாட்களுக்கான வடிவமைப்புகளை ஊக்குவிக்கும் என்று ஆசிரியர்கள் பரிந்துரைத்தனர்: கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சுழற்சி கூறு மற்றும் பொருத்தமான உள் நேர அளவீடுகள் மூலம், பொறியாளர்கள் சிக்கலான திசுக்களை நேர்கோட்டில் நகர்த்துவதை விட மிகவும் திறம்பட செல்லக்கூடிய சிறிய சாதனங்களை உருவாக்க முடியும். புதிய ஆய்வுக்குப் பின்னால் அதே குழுவைச் சேர்ந்த சிலரின் 2014 ஆம் ஆண்டு ஆய்வு, ஸ்போரோசோயிட்டுகளை தடைகளுடன் தொடர்பு கொள்ளும் நெகிழ்வான தண்டுகளாகக் கருதியது. அடுத்தடுத்த மாதிரிகள் ஸ்போரோசோயிட்டுகளின் வடிவத்தை சில பரப்புகளில் சறுக்கும் திறனுடன் இணைத்தன.

புதிய மாடல் காணாமல் போன மூலப்பொருளைச் சேர்த்ததாகத் தெரிகிறது: உள் ‘வண்ண சத்தம்’. அடுத்து என்ன? உயிரினங்கள் எவ்வாறு நகர்கின்றன என்பதோடு உள் ஏற்ற இறக்கங்களின் நேரத்தை இணைக்க விரும்புவதாகக் கூறி ஆசிரியர்கள் தங்கள் ஆய்வறிக்கையை முடித்தனர்.