In un articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica , Gli scienziati di Bristol hanno risposto alla domanda fondamentale:"È possibile muoversi senza esercitare forza sull'ambiente?", descrivendo l'autopropulsione senza trazione della materia attiva.

Capire come le cellule si muovono autonomamente è una domanda fondamentale sia per i biologi che per i fisici.

Gli esperimenti sulla motilità cellulare vengono comunemente eseguiti osservando il movimento di una cellula su un vetrino al microscopio.

In quelle condizioni, le cellule vengono osservate "strisciare" sulla superficie. Il gattonare è ben compreso:le cellule si attaccano alla superficie e usano questi punti di ancoraggio per spingersi in avanti (come se strisciassero a terra). Però, strisciare è molto inefficiente in vivo, dove le cellule si muovono attraverso complessi ambienti 3-D.

Gli scienziati della School of Mathematics di Bristol hanno identificato un diverso meccanismo di propulsione particolarmente adatto per il movimento cellulare nei tessuti, uno che non si basa sulla trasmissione della forza attraverso punti di ancoraggio.

Hanno scoperto che l'autopropulsione senza trazione (forza locale sull'ambiente circostante) è possibile se sei fatto di materia "attiva", come sono le cellule. Descrivono come una goccia di materia attiva può avanzare in uno stretto canale senza esercitare alcuna forza sulle pareti circostanti.

Autore principale, Dott.ssa Aurore Loisy, ha dichiarato:"Il movimento senza trazione è molto controintuitivo. Ci siamo davvero emozionati quando ci siamo resi conto che non solo è possibile, ma anche che fornisce una spiegazione plausibile a un problema importante come la motilità cellulare nei tessuti.

"Oltretutto, parte della bellezza di questa autopropulsione senza trazione risiede nel fatto che è descritta da una soluzione analitica di notevole e insolita semplicità. A causa della complessità (non linearità) delle equazioni che descrivono la materia attiva, non ci aspettavamo di finire con qualcosa di così semplice!"

La materia attiva è un tipo speciale di materia, onnipresente in biologia, in cui l'energia metabolica viene costantemente convertita in energia meccanica. Questa capacità di generare forze meccaniche internamente, alla rinfusa, è ciò che permette alla goccia di muoversi senza esercitare forze ai suoi confini (i muri).

Il dott. Loisy ha aggiunto:"Una goccia di materia attiva che si muove attraverso minuscoli spazi è un modello minimo per comprendere la motilità cellulare nei tessuti, che sono ambienti affollati dalle geometrie intricate.

"Il meccanismo che abbiamo scoperto fornisce una possibile spiegazione alla questione aperta di come le cellule si muovono in quegli ambienti. Tale motilità è cruciale per una moltitudine di processi fisiologici negli organismi viventi, compresa la risposta immunitaria e la guarigione delle ferite, e la sua deregolamentazione è la chiave per la diffusione del cancro (metastasi)."

Il passo successivo è osservare questo fenomeno sperimentalmente, utilizzando una goccia di estratti cellulari in un microcanale appositamente progettato.