في مياه البحيرات العذبة، تتسبب بكتيريا الميكروسيستيس الزرقاء في تكاثر طحلبي سام. تتجمع في مستعمرات — كريات مرنة تشبه الهلام الكثيف. تلتصق الخلايا معًا بمادة خاصة تعتمد على الكربون تعمل كغراء طبيعي قوي. اختبر العلماء هذه 'الكريات الهلامية' لأول مرة عن طريق تمزيقها واكتشفوا أن قوتها مذهلة. الأمواج العادية في البحيرات أضعف بعشرات المرات مما يلزم لتدمير المستعمرة. حتى العاصفة القوية لا تستطيع تحطيم هذه التكتلات الحية — فهي تتحمل ضغوطًا تفوق الخلط المائي النموذجي بمئة مرة.
من المدهش أنه عند نقص الفوسفور، لا تضعف المستعمرات بل تزداد قوة. وكأن البكتيريا تعيد بناء هيكلها المخاطي في وضع 'الحصار'، مما يجعله أقسى. من الناحية الفيزيائية، يمتاز هذا التركيب بانخفاض الإنتروبيا — أي قلة العشوائية، وهذا ما يجعله متماسكًا. يفسر هذا الاكتشاف لماذا يصعب إيقاف التكاثر الطحلبي السام، ويقترح طرقًا مستقبلية للمكافحة: ربما المفتاح هو تعلم كيفية تدمير هذه الحصون المصغرة.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.27760
Toxic cyanobacterial blooms are a growing environmental concern that affects freshwater ecosystems, drinking water supplies, and public health. The cyanobacterium Microcystis is among the most important bloom forming species. It often grows in large colonies, which enhances its flotation, reduces grazing, and improves nutrient regulation. Microcystis cells are held together by a matrix of extracellular polymeric substances (EPS), making colony mechanics crucial for bloom formation. However, an analysis of the biomechanical properties of cyanobacterial colonies, and how these properties relate to environmental conditions like nutrient availability, remains largely missing. Here, we use micropipette force sensors to quantify the linear and non-linear mechanical properties of individual colonies at single-cell resolution. Bulk shear rheology complements these measurements by probing macroscopic properties. The measured tensile strength and yield stress are broadly comparable to those of bacterial biofilms and are far greater than the hydrodynamic stresses typically found in wind-mixed lakes. This implies that cyanobacterial colonies are highly resistant to fragmentation by natural mixing processes. We also show that low nutrient availability, particularly low phosphorus, produced stronger colonies, suggesting structural changes in the EPS. Overall, our results establish mechanical testing as a tool for a more complete and physically grounded understanding of cyanobacterial colony formation.
تتحمل مستعمرات الميكروسيستيس تأثيرات أقوى بمئة مرة من تلك التي تحدث في البحيرات أثناء العواصف.