Credito:CC0 Dominio Pubblico
Come molte persone ricorderanno dalle lezioni di scienze scolastiche, i batteri che crescono su superfici solide formano colonie facilmente visibili ad occhio nudo. Ciascuno di questi è un sistema biologico complesso a sé stante; le colonie mostrano comportamenti collettivi che indicano una sorta di "intelligenza sociale" e crescono in schemi frattali che possono assomigliare a fiocchi di neve. Nonostante questa complessità, la crescita delle colonie può essere modellata utilizzando i principi della fisica di base. Lautaro Vassallo e i suoi collaboratori dell'Universidad Nacional de Mar del Plata, L'Argentina ha modellato tale crescita utilizzando un nuovo metodo in cui il comportamento di ciascuno dei batteri viene simulato separatamente. Questo lavoro è stato ora pubblicato in The European Physical Journal B .
Una colonia batterica cresce da una singola cellula, quindi tutti i batteri sono cloni geneticamente simili di quella cellula originale. Vassallo e il suo team hanno simulato questo modello di crescita al computer variando diversi parametri:quelli "biologici" come la velocità di divisione cellulare e la disponibilità di nutrienti, così come quelli "fisici" come le forze meccaniche tra cellule vicine. I loro risultati concordavano molto bene con i modelli che sono stati osservati sperimentalmente. Nella simulazione, come in natura, tutte le colonie sono iniziate come macchie rotonde compatte con i modelli frattali simili a fiocchi di neve che emergono in una fase successiva.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica di analisi multifrattale per descrivere i modelli prodotti da un tipo specifico di movimento batterico:lo scorrimento. Ciò significa che i batteri non si muovono indipendentemente ma si spingono l'un l'altro all'interno della colonia dividendo e competendo per lo stesso spazio. Questo è solo uno degli almeno sei tipi ben definiti di movimento batterico, ma è particolarmente importante poiché le colonie lo usano per formare biofilm persistenti e difficili dal punto di vista medico. Vassallo e i suoi collaboratori si aspettano di applicare la loro tecnica alla simulazione degli altri tipi di movimento, però, e persino alla modellazione della comunicazione tra i batteri all'interno di una colonia.