Когато стъпим върху някои неща, те се смачкват и сплескват

Когато стъпим върху някои неща, те се смачкват и сплескват на земята. Но когато стъпим върху други, не им става нищо.

Какво се случва, когато стъпим върху бактерии – смачкват ли се или не?

Нека да намерим отговора.

Нека помислим какво съответно се случва, когато стъпим върху нещо. Всеки път, когато упражняваме мощ върху даден обект, това, какво ще му се случи зависи от размера на силата, която упражняваме, и от свойствата на обекта.

Силата, когато стъпваме, идва основно от тежестта на тялото като е значима и площта, върху която тази мощ се разпределя върху стъпалото ни. Частта с площта в действителност е доста значима – поради размера ѝ можем да вървим по сняг със снегоходки, само че с елементарни обувки ще потънем.

Можете да изчислите налягането, като се раздели тежестта на даден обект на неговата повърхност. Ако кракът ни е почти правоъгълник с дължина към 18 см. и широчина 10 см., той има повърхност надлежно от 180 кв. см. И в случай че тежестта ни е 50 кг, силата, която упражняваме на квадратен сантиметър, е почти 0,27 кг на кв. см.

За съпоставяне, налягането на въздуха, или атмосферното налягане, върху тялото ни на морското ниво е към 1 кг на кв. см. Атмосферата упражнява върху нас доста по-голямо налягане, в сравнение с стъпката на крайници ни върху земята – просто не го усещаме, тъй като то се балансира от вътрешното налягане на въздуха в тялото ни.

Салмонела

Бактериите имат разнообразни форми – от сфери до пръчки и спирали – и са формирани от кафези, които имат стени, които защищават гелообразната им сърцевина от околната среда.

Въпросът значи се свежда до това какъв брой здрава е тази стена и може ли да издържи на силата на стъпката ни?

Учените са изследвали здравината на бактериалните клетъчни стени по няколко аргументи, в това число с цел да схванат дали високото налягане може да убие бактериите (хората в хранително-вкусовата индустрия употребяват високо налягане, с цел да създадат храни като млякото безвредни за консумация).

За да се дефинират здравината на бактериалните клетъчни стени, откривателите употребяват разнообразни принадлежности, с цел да измерят тяхната здравина на опън, която е оптималното налягане, на което може да издържи даден обект, преди да се счупи. Това може да се направи, да вземем за пример, като се слагат в затворен резервоар и бързо се понижава налягането, до момента в който не се разпилян. Проучване от 1985 година открива, че са нужни съвсем 105 кг на квадратен сантиметър, с цел да се взриви бактерията Салмонела, а по-късни опити демонстрират, че са нужни към 134 кг. на кв. см., с цел да се взриви елементарната почвена бактерия Bacillus subtilis. Това е 400 до 500 пъти по-голямо налягане, в сравнение с нашата маратонка ще окаже върху тротоара и всички микроби, които се намират под нея.

За да разберем тези числа по-ясно, дано си представим бактерия, която е задоволително огромна, с цел да може човек да застане върху нея. Ако тя има същата издръжливост на клетъчната стена като тази на салмонелата, би могла да издържи над 350 души по 50 кг., които да застанат върху нея по едно и също време.

Ясно е, че клетъчните стени на бактериите са доста здрави. Но има и едно в допълнение събитие, което прави смачкването на бактериите още по-трудно: те са извънредно дребни. Средностатистическата бактерия е с размер единствено към 1 до 5 микрона или милионни елементи от метъра. За съпоставяне, върхът на елементарна топлийка е с диаметър към 130 микрона.

Повърхността на кожата ви има фини вдлъбнатини, наречени sulci cutis, които са дълбоки приблизително няколко десетки микрона. Подметките на обувките ни също имат вдлъбнатини, които са доста по-дълбоки от тези в кожата. В резултат на това, без значение дали стъпвате върху бактерии с боси крайници, или с обувки, множеството от клетките ще се плъзнат в някоя от тези вдлъбнатини и ще избягат от цялостния напън, който упражнявате върху земята.

Цикада на 17 години

Един от чисто хипотетичните способи е да променим подметките на обувките си от плоски на доста заострено – чак до диаметър, колкото върха на топлийка. Въпреки че ходенето с тези обувки би било невероятно, 50-килограмов човек би упражнил напън от към 400 000 кг на кв. см. Това е задоволително, с цел да пръсне всяка известна бактерия.

Въпреки че хората не могат да създадат такова нещо, става известно, че някои инсекти могат. Крилата на цикадите имат дребни молекулярни структури, които наподобяват на игли с размер единствено няколко нанометра, хиляда пъти по-малки от множеството бактерии, и се назовават нанопръчици.

Когато бактерия кацне на крилото, цикадата създава специфични химикали, с които я залепя за него. Когато бактерията се дели, тя създава дребна мощ, с която новите кафези да се отделят една от друга. Тази дребна мощ обаче е увеличена неведнъж, когато новите кафези се притискат в нанопръчиците върху крилото на цикадата. Така те пробиват бактерията и я убиват.

Цикадите, водните кончета и доста други летящи инсекти имат сходни повърхности на крилата, които работят като са естествени бактерицидни, т.е. убиват бактериите. Биоинженерите от много време са въодушевени от този способ и се пробват да създадат повърхности с иглообразни структури, които да убиват бактериите по сходен метод.