I fisici usano gocce d'olio per studiare come nuotano i batteri e altri organismi unicellulari

Nonostante la relativa semplicità della loro forma, le creature unicellulari hanno sviluppato forme complesse per lo studio

spazio circostante.I ricercatori dell'Istituto Max Planck per la dinamica e l'auto-organizzazione hanno condotto una serie di esperimenti per scoprire i meccanismi fisici che determinano le strategie di movimento dei micronuotatori.

Nel primo esperimento, i ricercatori hanno studiato comei micro nuotatori in movimento si influenzano a vicenda. Nel loro esperimento, microscopiche goccioline di olio in una soluzione saponosa si muovono indipendentemente l'una dall'altra, rilasciando una piccola quantità di olio.

Le stesse “scie” che possonoper spaventare altri microrganismi, i batteri si lasciano dietro, dicono gli scienziati. I micronuotatori possono determinare se un altro organismo è stato recentemente nella stessa posizione. Questa strategia porta all'evitamento di sé, spiegano gli autori del lavoro. 

I microrganismi si respingono dalle tracce e si muovonoin un circuito chiuso lontano dagli altri. In questo caso, l'azione repulsiva di un "nuotatore" rispetto alla traiettoria di un altro è determinata dall'angolo di avvicinamento e dal tempo trascorso dalla prima nuotata.

Le particelle galleggianti lasciano una "scia di condensazione" che respinge le altre particelle. Immagine: MPI-DS / Maass

In un altro esperimento, gli scienziati hanno dimostrato che perPer muoversi contro corrente in un canale stretto, i piccoli organismi utilizzano l'interazione idrodinamica con la parete del canale. Questo tipo di movimento spiega, ad esempio, come i batteri patogeni si muovono attraverso i vasi sanguigni.

Inoltre, gli scienziati hanno studiato il collettivocomportamento idrodinamico di un gran numero di micronuotatori. Hanno scoperto che numerose goccioline possono formare ammassi che galleggiano come un hovercraft o si alzano e ruotano come piccoli elicotteri. In questo caso, le singole particelle non potrebbero muoversi in questo modo.

I micronuotatori attivi possono formare sciami che iniziano spontaneamente a ruotare e salire come elicotteri microscopici. Immagine: MPI-DS / Maass

I ricercatori ritengono che i vari modelli di movimento trovati nei microrganismi possano essere utilizzati per progettare nanorobot e sviluppare meccanismi mirati di somministrazione di farmaci.

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