Gli Escherichia coli densamente compattati possono formare un materiale simile al vetro colloidale. Lo dimostra uno studio, pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, condotto dagli scienziati dell’Universita’ di Tokyo. Il team, guidato da Kazumasa Takeuchi, ha ideato un nuovo materiale resistente associato a diverse caratteristiche utili. I colloidi, spiegano gli esperti, sono sostanze composte da piccole particelle sospese in un fluido, che possono addensarsi e compattarsi fino a formare uno stato vetroso. I ricercatori hanno avviato la moltiplicazione di E. coli in un’area confinata, scoprendo che questo accumulo di batteri assumeva delle peculiarita’ uniche e delle caratteristiche simili ai colloidi in stato vetroso. Questi risultati, commentano gli autori, potrebbero contribuire allo sviluppo di materiali con nuove capacità funzionali. Allo stesso tempo, i risultati dell’indagine potrebbero facilitare la comprensione dei biofilm e delle colonie batteriche naturali. Nei colloidi in stato vetroso, continuano gli esperti, le particelle non formano schemi fissi, ma si mescolano insieme in modo casuale. “I batteri sono molto diversi da cio’ che conosciamo come vetro – osserva Takeuchi – per cui siamo rimasti molto sorpresi nel riconoscere alcune delle proprieta’ dei materiali vetrosi nelle colonie di E. coli. Un’analisi approfondita ha rivelato anche delle caratteristiche che richiedono un’estensione dell’attuale comprensione della fisica del vetro”.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato un dispositivo che permette di distribuire equamente i nutrienti attraverso una membrana porosa. I batteri sono stati poi osservati al microscopio per circa sei ore. Con l’aumentare del numero di microrganismi, gli esemplari nella struttura sono rimasti intrappolati, impossibilitati a muoversi liberamente, fino a raggiungere uno stato vetroso. Il vetro batterico mostrava la formazione di microdomini, per cui in alcune regioni i batteri potevano muoversi piu’ liberamente, mentre nelle altre zone non si osservavano movimenti. Il modo in cui i batteri si vetrificano sembra violare una legge fisica dei tipici sistemi termici. Cio’ che conosciamo tipicamente come vetro, incluso il vetro colloidale, e’ classificato come vetro termico. Tuttavia, di recente i ricercatori hanno iniziato a esplorare stati vetrosi, come quello riportato in questo articolo, che non sono considerati vetro termico ma condividono molte delle proprieta’ con queste sostanze. “Questi insiemi di particelle – spiega Takeuchi – vengono considerati materia attiva, un nuovo tipo di materiale oggetto di numerosi studi. I nostri risultati potrebbero contribuire allo sviluppo di nuovi elementi con funzioni diverse dalle alternative tradizionali”. “Il nostro lavoro – conclude – suggerisce che i batteri possono cambiare drasticamente la loro mobilita’ e le loro proprieta’ meccaniche a livello di popolazione, con un piccolo cambiamento nella densita’ cellulare. Queste informazioni potrebbero essere utilizzate per regolare o controllare le formazioni di batteri densi in futuro. Nei prossimi approfondimenti, speriamo di creare connessioni piu’ profonde e ampie tra la fisica statistica e le scienze della vita”.
