البكتيريا تقرر بنفسها أين تعيش سريع
في غشاء مائي رقيق محصور بين لوحين زجاجيين، تعيش بكتيريا. يصلها الأكسجين عبر جدار واحد فقط، مثل الهواء الذي يدخل غرفة من نافذة وحيدة. عندما يكون عدد البكتيريا قليلاً، لا تكترث بهذا: فبعضها يلتصق بأحد الجدران، وبعضها بالآخر، ويكون المشهد متماثلاً. ولكن بمجرد أن تتكاثر، يتغير كل شيء.
السبب هو أن البكتيريا تتنفس، أي تستهلك الأكسجين. عندما تكون قليلة، يكفيها الأكسجين جميعاً، فتبقى هادئة عند الجدران. ولكن عندما يزداد عددها، تستهلك جماعياً الأكسجين من الماء، وعند الجدار الذي لا يوجد عنده أكسجين، يصبح الأكسجين شحيحاً جداً. عندها تبدأ البكتيريا، التي تشعر بالنقص، بالسباحة نحو الجدار المؤكسج — وفي النهاية تتجمع هناك تحديداً.
بنى العلماء نموذجاً رياضياً يأخذ في الاعتبار ثلاثة أمور: كيف تسبح البكتيريا نحو الأكسجين، وكيف تلتصق بالجدران، وكيف تتنفس. وقد أعاد النموذج إنتاج ما شوهد في التجربة بدقة. وهذا يساعد على فهم كيف تنظم البكتيريا نفسها في بيئات مختلفة — من التربة إلى أمعائنا.
تستطيع البكتيريا أن تستشعر فرق تركيز الأكسجين بنسبة بضعة في المئة فقط — وهذا كما لو أن إنساناً في غرفة مظلمة لاحظ أن أحد الزوايا أفتح قليلاً.