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Un video ad alta velocità rivela come nuotano le alghe

Alcuni scienziati finanziati dall’UE hanno scoperto come le singole cellule delle alghe cambiano direzione mentre nuotano. Gli scienziati hanno usato la cinematografia ad alta velocità per studiare il movimento dei flagelli – appendici simili a capelli usati dalle cellule per spostarsi nell’acqua – nella specie di alghe Chlamydomonas reinhardtii.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Science, è stato sostenuto in parte dal progetto CYCLOSIS (“The biophysics of cytoplasmic streaming in Chara corallina”), finanziato attraverso il programma Persone del Settimo programma quadro (7° PQ).

Queste scoperte sono importanti perché i flagelli si trovano in molti organismi e infatti sono quasi identici alle cilia delle cellule del corpo umano. La coordinazione delle cilia o flagella è fondamentale per molti processi importanti, tra cui il movimento, la percezione, lo sviluppo e il trasporto di fluidi nel sistema respiratorio. Il modo in cui queste strutture controllano la locomozione è però poco conosciuto.

In questa recente ricerca, gli scienziati hanno scoperto che le alghe hanno due “marce” distinte. Per la maggior parte del tempo i due flagelli battono in sincronia, in modo che le cellule sembrano nuotare a rana. In questa fase la cellula nuota in linea retta. A intervalli di pochi secondi, però, i flagelli battono fuori sincronia, provocando un brusco cambiamento di direzione.

Un’analisi matematica di tale movimento dei flagelli mostra che essi sono “oscillatori accoppiati”, che sincronizzano il loro movimento in modo simile al lampeggiamento delle lucciole o alla “ola” in uno stadio sportivo. Secondo i ricercatori, l’accoppiamento ha origine dai flussi di fluido creati dal battito dei flagelli. Questo studio rappresenta la prima prova diretta che la sincronizzazione è causata da interazioni fluidodinamiche.

“Questi risultati indicano che la sincronizzazione dei flagelli è un problema molto più complesso di quanto si pensasse, che coinvolge una delicata interazione tra regolazione cellulare, fluidodinamica e rumore biochimico,” ha commentato il professor Raymond Goldstein del dipartimento di matematica applicata e di fisica teorica presso l’Università di Cambridge nel Regno Unito.

In un articolo correlato, Roman Stocker e William Durham del Massachussetts Istitute of Technology (MIT) negli USA hanno ipotizzato che il moto della C. reinhardtii – caratterizzato dalla corsa e da repentini cambi di direzione – la aiuta a sfuggire ai predatori.


Per maggiori informazioni, visitare:

Science:
http://www.sciencemag.org

Università di Cambridge:
http://www.cam.ac.uk/

Per visualizzare un video delle alghe che nuotano:

http://www.vimeo.com/5592484


The algae Chlamydomonas swims with two “gears” from Cambridge University on Vimeo.

 

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