I ricercatori del TU Delft hanno fatto una scoperta sorprendente: i batteri E. coli sono in grado di sincronizzare i loro movimenti, creando ordine in sistemi biologici che sembrano casuali. Questo fenomeno è stato osservato intrappolando singoli batteri in microcavità circolari ingegnerizzate e collegando queste cavità tramite canali stretti, permettendo al team di osservare un movimento batterico coordinato.
La sincronizzazione è un fenomeno naturale che si manifesta in diversi sistemi e scale, come applausi sincronizzati, lucciole che lampeggiano all’unisono o stormi di uccelli che si muovono come uno. Questo concetto, descritto per la prima volta da Christiaan Huygens nel XVII secolo, è stato dimostrato ora anche nei batteri E. coli, organismi unicellulari di pochi micrometri di lunghezza.
Il professor Farbod Alijani, della Facoltà di Ingegneria Meccanica del TU Delft, ha commentato: “Vedere i batteri ‘danzare in sincronia’ non solo mostra la bellezza della natura, ma approfondisce anche la nostra comprensione delle origini microscopiche dell’auto-organizzazione tra gli organismi viventi più piccoli”.
Il team di ricerca ha utilizzato microcavità ingegnerizzate con precisione per intrappolare singole cellule di E. coli e ha osservato che i batteri iniziavano a muoversi in modo rotatorio simile agli orologi a pendolo. Collegando due di queste cavità con un piccolo canale, i ricercatori hanno notato che i batteri sincronizzavano i loro movimenti a causa delle interazioni idrodinamiche indotte dal movimento nel sistema accoppiato.
Questi risultati aprono la strada alla progettazione di strumenti microscopici capaci di indurre oscillazioni controllate e sincronizzazione nei sistemi batterici, offrendo nuove possibilità per lo studio della motilità e della coordinazione batterica in ambienti confinati.
Il team sta attualmente esplorando sistemi più complessi accoppiando multiple cavità per formare reti di batteri sincronizzati, con l’obiettivo di ingegnerizzare movimenti ancora più sofisticati. Le potenziali applicazioni di questa ricerca sono ampie, inclusa la possibilità di utilizzare la sincronizzazione dei batteri per lo screening dei farmaci.
Lo studio è stato ispirato da precedenti lavori del team, che ha registrato il primo suono di un singolo batterio utilizzando un tamburo di grafene. Questa nuova ricerca rappresenta un passo avanti, passando dalla registrazione del suono di un singolo batterio all’orchestrazione del loro movimento sincronizzato.
Riferimento: Sincronizzazione dei batteri E. coli in movimento in micropozzi accoppiati di Aleksandre Japaridze, Victor Struijk, Kushal Swamy, Ireneusz Roso, Oriel Shoshani, Cees Dekker e Farbod Alijani, 25 novembre 2024, Small. DOI: 10.1002/smll.202407832
