Her er en anden grund til at elske cikader: En ny undersøgelse har fundet, at små strukturer på cicadavinger kan dræbe bakterier gennem fysiske og ikke kemiske midler.
Det har været en støjende sommer langs dele af det østlige USA, hvor 17-årige periodiske cikader er vokset frem i stort antal for at avle. De fleste af dem skulle være væk tidligt til midten af juli. Hvis du ikke allerede har det, er her en anden grund til at elske cikader. En 2013-undersøgelse offentliggjort i Biofysisk tidsskrift har fundet, at cicadavinger er dækket med indviklede nanopillarformede strukturer, der er i stand til at dræbe bakterier ved fysiske og ikke kemiske midler. Denne nanoteknologiforskning begynder at inspirere til nye ideer til miljøvenlige antibakterielle produkter.
Forskere har opdaget, at vingeoverfladen på Clanger-cikaden (Psaltoda claripennis) er ikke flad. I stedet er den dækket med tusinder af søjler, der er omkring 200 nanometer høje (en nanometer er en milliard gange mindre end en meter).Når visse typer sygdomme, der forårsager bakterier, lander på en cicadas fløj, dræbes de af nanopillærerne.
Et internationalt team af forskere afsluttede netop en undersøgelse af Clanger cicadavinger og fandt, at de dræbte bakterier gennem fysiske og ikke kemiske midler. I henhold til deres model, når en bakterie lander på nanopillærerne - søjlerne er meget mindre end bakterieceller - spænder bakteriemembranen ind i mellemrummene mellem søjlerne og sprænger derefter.
En bakteriecelle på overfladen af en cikadavinge. Billedet vises med tilladelse fra Swinburne University of Technology.
For at se den bakteriedræbende cicadavinge i aktion, tjek denne animation her.
Mens grampositive bakterier med stive membraner ser ud til at være resistente over for de dødelige virkninger af cicadavingen, antyder gramnegative bakterier, der har mere elastiske membraner, følsomme data. Når forskerne mikrobølgerede gram-positive bakterier for at gøre deres membraner mere elastiske, blev disse bakterier også følsomme over for de dødbringende virkninger af cikadavingen. Typer af bakterier, der vides at være modtagelige i deres naturlige tilstand (dvs. ikke-mikrobølgetilstand) inkluderer Escherichia coli, som kan forårsage madforgiftning, og Pseudomonas aeruginosa, som kan forårsage øreinfektioner.
Ifølge forskere, der er interviewet af Nature News, kunne materialer, der er designet til at dræbe bakterier uden miljøskadelige kemikalier, være nyttige at bruge på sådanne ting som rækværk i offentlige omgivelser, hvor sygdomme har en tendens til at sprede sig. Fordi mange af de bakterier, der er involveret i episoder med madforgiftning (f.eks. E coli, Salmonella, Campylobacter) er gramnegative bakterier, der har mindre stive membraner, cicadavingerinspirerede skærebræt og bordplader ville give god mening for mig.
Sergey Pogodin, første forfatter af undersøgelsen, var en doktorand og forsker tilknyttet Rovira I Virgili University i Spanien på det tidspunkt, denne forskning blev udført. Ledende forfatter, Elena Ivanova, er en videnskabsmand tilknyttet Swinburne University i Australien.
Medforfatter Gregory Watson, en videnskabsmand tilknyttet James Cook University i Australien, kommenterede konklusionerne i en pressemeddelelse. Han sagde:
Modstand mod antibiotika er en verdensomspændende udfordring som et resultat af de alvorlige følger for folkesundheden. Naturlige biologiske overflader såsom insekt vinger os en spændende mulighed for skabeloner, som vi kan bruge til udvikling af en lang række nye antibakterielle materialer til industrielle og især biomedicinske anvendelser.
Både Gregory Watson og Jolanta Watson, en anden medforfatter til den nye undersøgelse, blev interesseret i at studere de antibakterielle egenskaber ved cicadavinger for flere år siden under vandreture. De bemærkede, at vingerne fra døde cikader på jorden ikke dekomponerede i samme grad som andre dele af insekterne. Denne observation har ført til adskillige undersøgelser vedrørende de bemærkelsesværdige egenskaber ved ikke kun cicadavinger, men også andre insekters vinger.
En cicade. Billedkredit: Lee Ruk via Flickr.
Den nye undersøgelse blev delvis finansieret af Advanced Manufacturing Cooperative Research Center. Andre medforfattere af undersøgelsen inkluderede Jafar Hasan, Vladimir Baulin, Hayden Webb, Vi Khanh Truong, Hong Phong Nguyen, Veselin Boshkovikj, Christopher Fluke og Russell Crawford.
Nederste linje: En undersøgelse fra 2013 offentliggjort i Biofysisk tidsskrift har fundet, at cicadavinger er dækket med indviklede nanopillarformede strukturer, der er i stand til at dræbe bakterier ved fysiske og ikke kemiske midler. Denne nanoteknologiforskning begynder at inspirere til nye ideer til miljøvenlige antibakterielle produkter.
Denne artikel blev opdateret den 24. juni 2013 for at inkludere andre medforfattere af undersøgelsen.
Hvorfor lyser ildfluer?
Indtrængende marihøner: Hemmeligheder om deres succes
Verdens mest ekstreme hørende dyr: Det er en møl
Hvorfor var forhistoriske insekter så enorme?