Gli scienziati sulla scia delle cellule nuotatrici
Il comportamento delle cellule, dagli organismi unicellulari ai tessuti complessi, dipende dall'interazione tra i processi evolutivi che delineano la struttura delle cellule e dalle leggi fisiche che ne governano l'ambiente. Uno dei migliori esempi di interazione diretta tra una cellula e il suo ambiente fisico è rappresentato dal flagello, un organello simile a un capello lungo da 10 a 20 micrometri, che è stato osservato chiaramente in alcune cellule, dette eucariotiche, presenti in determinati tipi di alghe. Il flusso di queste cellule, un fenomeno detto corrente citoplasmatica o ciclosi, non è stato interamente compreso e può ancora rivelare importanti informazioni scientifiche, specialmente dal comportamento dei flagelli. L'UE ha finanziato interamente il progetto Cyclosis ("The biophysics of cytoplasmic streaming in Chara corallina"), per lo studio di questo flusso di citoplasma e delle relative complessità. I partner del progetto si proponevano di scoprire le ragioni del comportamento elusivo di queste cellule in modo da formulare metodi migliori per combattere le cellule malate nel lungo termine. La caratteristica più evidente dei flagelli è il loro incessante moto ritmico che attuano per spostarsi (ad esempio nelle cellule spermatiche o nell'eliminazione dei muchi); i flussi risultanti sono implicati anche nell'instaurazione di un'asimmetria embrionale sinistra-destra e possono svolgere un ruolo persino nello sviluppo di multicellularità. Le cellule, inoltre, utilizzano questi organelli per sondare le proprietà chimiche e meccaniche dell'ambiente circostante; questa capacità percettiva è essenziale per le malattie dell'uomo, ad esempio le patologie renali. Le interazioni dirette tra i singoli microrganismi dipendono anche dall'idrodinamica, in quanto tali interazioni garantiscono alle cellule nuotatrici informazioni preziose sulla presenza di possibili prede o predatori e la coordinazione tra i flagelli; le conoscenze in questo campo, tuttavia, sono assai limitate. I partner del progetto hanno studiato le dinamiche e il movimento "natatorio" dei flagelli in un tipo di alghe verdi dette Volvocali; queste alghe crescono facilmente, possono essere manipolate senza particolari problemi in laboratorio, presentano un ciclo di vita breve (1-2 giorni) e consentono di osservare singole cellule. Il moto flagellare sporadicamente si interrompe in caso di "passi falsi", cioè quando uno dei due flagelli si sposta più velocemente dell'altro. Questo fenomeno sottende importanti implicazioni: i ricercatori, infatti, hanno scoperto che questi "passi falsi" sono causati dalla confusione, un'importante scoperta sulla coordinazione dei flagelli eucariotici, che ha confermato il ruolo della fisica nella regolazione dell'interazione idrodinamica. Tali osservazioni, assieme alle differenze comportamentali di queste cellule, hanno contribuito a scoprire i meccanismi della "navigazione" e il motivo di questo tipo di movimento. Queste informazioni possono essere utili per svelare i meccanismi di esordio di varie malattie e spingono i ricercatori verso il traguardo: la scoperta di nuove cure. Il progetto fornirà utili contributi per lo sviluppo di un nuovo settore della biofisica incentrato su problemi più specificamente biologici; per la comunità scientifica europea si tratta di un'opportunità molto interessante per creare nuove forme di collaborazione più integrata tra fisici e biologi.
