FYI.

This story is over 5 years old.

Tecnologia

Questi batteri a cristallo sono un mistero per la biologia e per la fisica

“Le cellule su una superficie si organizzano spontaneamente in un reticolo esagonale di cellule rotanti incredibilmente affascinante.”

Il Thiovulum majus è una forma di batterio che è già abbastanza strano di per sé.

È, per esempio, relativamente grosso, presentandosi in cellule sferiche tra i 5- e i 20-micrometri. Le cellule hanno un particolare comportamento collettivo—dato che vivono in acque salmastre di palude in cui sopravvivono grazie all'ossigeno che prelevano dall'acqua, formano strani e disordinati grumi chiamati vene, che permettono alla colonia di far circolare l'acqua come i nostri corpi fanno col sangue. Sono in grado di formare questi grumi grazie ad un rivestimento di minuscoli flagelli, che permette alle cellule individuali di nuotare più velocemente di qualsiasi altra forma di batterio.

Pubblicità

Come spiega un recente articolo sul Physical Review Letters, questi batteri presentano anche un altro comportamento strano—sanno formare cristalli viventi a due dimensioni. I cristalli, per come li intendiamo in genere, sono disposizioni periodiche fitte e precise di atomi; in questo caso, i batteri si comportano come se fossero degli atomi, e si sistemano in fitte strutture a reticolo grazie all'attrazione idrostatica prodotta dai flagelli dei batteri. È questa attrazione a fare le veci della forza elettromagnetica che lega insieme le parti dei cristalli veri e propri.

È stata una scoperta sorprendente per il gruppo di ricerca della Rockefeller University. Il piano era di studiare i movimenti del Thiovulum majus in gocce d'acqua messe su un vetrino piatto, ed è qui che hanno notato qualcosa di bizzarro. I batteri, che tendono a ruotare quando si muovono, come piccole eliche, non "rimbalzavano" contro le superfici che incontravano come ci si potrebbe aspettare.

Invece, il Thiovulum majus premeva contro le superfici che incontrava e ruotava sul posto a circa 10 giri al secondo. Si sono formati così dei cristalli batterici, completi di vacanze reticolari (buchi in cui dovrebbe esserci una cellula/atomo, ma non c'è) e di bordi lisci e levigati come quelli dei cristalli convenzionali.

I ricercatori della Rockefeller sono andati oltre, sperando di scoprire esattamente il segreto di questi batteri. Sembra che i flagelli siano usati per creare un vortice intorno alla cellula, che equivale a una pressione negativa che tiene strette le varie cellule tra loro nella struttura a cristallo (come i legami molecolari fanno nei veri cristalli).

"Le cellule su una superficie si organizzano spontaneamente in un reticolo esagonale di cellule rotanti incredibilmente affascinante," puntualizza lo studio. "Quando ogni cellula fa vorticare i suoi flagelli, crea un flusso simile ad un tornado che attira le cellule vicine verso e intorno a se stessa. Le cellule che ruotano contro quelle vicine esercitano determinate forze le une sulle altre, che portano il cristallo a ruotare e le cellule a riorganizzarsi."

I ricercatori non sanno ancora dire per certo se il fenomeno sia limitato a i vetrini a due dimensioni da laboratorio, o se possa verificarsi anche nell'ambiente nativo dei batteri. Il fatto che questo ambiente nativo sia fatto per lo più di fango rende qualsiasi accertamento un po' complesso. Sembra plausibile, ad ogni modo, che i cristalli offrano un vantaggio per nell'adattamento.

"Siamo davanti ad un batterio che risolve il problema molto specifico del doversi procurare nutrimenti rapidamente," illustra il co-autore della ricerca Alexander Petroff nel suo rapporto. I batteri "risolvono questo problema organizzandosi da soli in un nuovo stato di materia che ha molte proprietà interessanti, che sarà emozionante riuscire a comprendere."