Il tratto digestivo umano contiene 1014 batteri che costituiscono la flora intestinale. Questi batteri sono innocui e addirittura benefici per la salute umana: l’Escherichia coli è uno di questi batteri. Tuttavia, alcuni ceppi di Escherichia coli possono diventare patogeni, come l’E. coli enteremorragico, che secerne una tossina particolarmente pericolosa per l’uomo. Contratto dal consumo di prodotti animali crudi o poco cotti, frutta e verdura o formaggio, questo batterio può restare latente o portare una colite emorragica o addirittura a una sindrome emolitica e uremica, che può causare la morte del paziente. E’ quindi particolarmente importante capire come i batteri invadono le cellule intestinali che servono da porta d’accesso al nostro organismo.
Per risolvere questo problema, i microbiologi del Dipartimento di Biologia Medica del Centro Scienziati monegaschi hanno unito le forze con i fisici del Laboratorio Dieudonné dell’Università della Costa Azzurra. Sulla base di esperimenti condotti da biologi monegaschi, i fisici di Nizza hanno modellato il nuoto dei batteri.
In prossimità di una superficie, le interazioni idrodinamiche
condannano rapidamente i batteri ad un percorso di nuoto circolare che intrappolagli stessi in parte dello spazio e gli impedisce di esplorare efficacemente la superficie. Creando un modello matematico basato sulle osservazioni dei ricercatori monegaschi, i ricercatori di Nizza hanno notato che i batteri si fermavano a tratti. Durante queste soste, i batteri aderiscono alla superficie e utilizzando il flagello possono cambiare il proprio orientamento.
Questo riorientamento permette ai batteri, una volta che l’interazione di adesione è soppressa, per sfuggire al percorso circolare. Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato che la frequenza di arresto di questi batteri corrisponde alla frequenza teorica ottimale che permette ai batteri di raggiungere la massima velocità possibile di esplorazione dello spazio.
Relativamente al nostro tratto digestivo, questi risultati indicano che questi batteri sono in grado di esplorare in modo molto efficace i loro potenziali bersagli e colonizzare l’epitelio intestinale. Questi risultati dovrebbero permettere di comprendere meglio le possibilità di bloccare la penetrazione dei batteri nell’organismo e quindi di combattere meglio le infezioni.
Lo studio è stato pubblicato sulla famosa rivista Nature Physics lunedì 25 marzo 2019.