يمكن للبكتيريا السباحة، وأن تقلل من لزوجة السوائل العادية مثل: الماء، وتجعلها تتدفق بسهولة أكبر، وأحيانًا عندما تصل إلى النقطة التي تصبح فيها اللزوجة صفرًا: يصبح التدفق بعد ذلك بدون احتكاك. وقد أشار باحثون من جامعة بريستول “Bristol” أن المعلق البكتيري يمكن أن يكون له لزوجة سلبية، وهي خاصية يحظرها قانون الفيزياء للسوائل العادية بشكل صارم، ولكن يسمح بذلك عندما تكون الكائنات الحية موجودة.
اللزوجة هي مقاومة السائل للتدفق، على سبيل المثال: لا يتدفق الزيت بالسرعة التي تنساب فيها المياه؛ لأن لزوجته أكبر. هذه المعارضة للحركة تَحدُث على المستوى المجهري بسبب الاحتكاك بين جزيئات السائل. حتى وقت قريب، لم يكن يُنظَر إلى اللزوجة الصفرية (التي يُشار إليها أيضًا باسم “superfluidity”) إلا في نظم الكوانتم في درجات حرارة منخفضة جدًا قريبة من الصفر المطلق. ولكن قبل عامين، تم قياس اللزوجة الصفرية في معلق بكتيري.
وهذا ممكن لأن البكتيريا ليست مثل جزيئات الماء، فهي حية أو نشطة. وعند انسياب المعلق البكتيري مع جزيئات الماء، يمكن أن تولد قوى في السائل كبيرة بما يكفي لموازنة الاحتكاك، بحيث يتصرف نظام المعلق البكتيري كـ”Superfluid” (وهو السائل الذي تصل درجة لزوجته للصفر).
يقول الدكتور “أورور لويسي” (Aurore Loisy) وهو باحث في الرياضيات التطبيقية والفيزياء النظرية بجامعة بريستول: «في الوقت الذي تمت فيه ملاحظة هذه الظاهرة بشكل تجريبي، فقد كانت هناك نظرية مفصّلة حول كيفية عملها».
علاوة على ذلك، كان السؤال الأساسي ما زال مفتوحًا: هل يمكن دفع هذه الظاهرة إلى أبعد من ذلك، بحيث تصبح اللزوجة الظاهرة سالبة، بمعنى أن السائل البكتيري المنفصل يمكن أن يعمل بدلًا من أن يتطلب العمل عليه للحفاظ على التدفق، هناك أمر مستحيل في السوائل السلبية أو “التقليدية”؟
في سعيهم إلى فك مفهوم اللزوجة السلبية، درس الدكتور “لويزي” (Loisy) وزملاؤه، كيف أن التنظيم الذاتي والحركة الجماعية للكائنات الدقيقة المعلقة في سائل يعدل خصائصها الهيدروديناميكية.
أظهروا أنه من الممكن نظريًا جعل المعلق البكتيري يتصرف كسائل لزوجة سلبي، وأن هذا السلوك يمكن تحريكه والتحكم فيه عن طريق التحكم بحجم الحاوية.
كما يضيف الدكتور “لويزي” (Loisy) قائلًا: «هذا يبين لنا أن النشاط البكتيري المجهري يمكن أن يتحول إلى قوة ميكانيكية مفيدة، بعبارة أخرى من الممكن أن نجعل البكتيريا تعمل معًا وتستخدمها لتزويد الأجهزة الكبيرة بالطاقة».
من المهم أن نلاحظ أننا لم نحصل على شيء مقابل لا شيء، كما هو الحال في أننا لم نكسر قوانين الديناميكا الحرارية. إن البكتيريا تحوّل المغذيات التي تناولتها في العمل الميكانيكي عن طريق السباحة وطعام البكتيريا سيكون الوقود (مصدر الطاقة) للآلة المفترضة.
الخطوة التالية هي مراقبة هذه الظاهرة تجريبيًا، على سبيل المثال عن طريق تحويل مقياس ريومتر إلى محرك دوار يعمل بالبكتيريا.
كتابة: آلاء عمارة
مراجعة: ميار محسن
تصميم: عبده سعد
تحرير: اسلام حمدي
