Gli scienziati hanno compiuto un passo avanti fondamentale nella ricerca per capire come le alghe verdi unicellulari siano in grado di tenere traccia della luce mentre nuotano.

Un team di ricercatori dell'ammiraglia Living Systems Institute dell'Università di Exeter ha scoperto come l'alga modello Chlamydomonas è apparentemente in grado di scansionare l'ambiente ruotando costantemente attorno al proprio asse del corpo in un movimento a cavatappi. Questo lo aiuta a rispondere alla luce, di cui ha bisogno per la fotosintesi.

La piccola alga, che si trova in abbondanza negli stagni d'acqua dolce di tutto il mondo, nuota battendo i suoi due flagelli, strutture simili a capelli che adottano un movimento simile a una frusta per spostare la cellula. Questi flagelli battono più o meno allo stesso modo delle ciglia del sistema respiratorio umano.

Le cellule di Chlamydomonas sono in grado di percepire la luce attraverso una macchia occhi rossi e possono reagire ad essa, noto come fototaxi. La cellula ruota costantemente mentre si spinge in avanti usando una sorta di rana, ad una velocità di circa una o due volte al secondo, in modo che il suo unico occhio possa scansionare l'ambiente locale.

Però, l'intricato meccanismo che consente all'alga di raggiungere questo nuoto elicoidale non era stato precedentemente chiaro.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno prima eseguito esperimenti che hanno rivelato che i due flagelli in effetti battono su piani leggermente inclinati l'uno dall'altro.

Quindi, creando un sofisticato modello computerizzato di Chlamydomonas, sono stati in grado di simulare il movimento dei flagelli e riprodurre il comportamento di nuoto osservato.

I ricercatori hanno scoperto che i flagelli erano in grado di muovere il Chlamydomonas in senso orario ad ogni colpo di forza, e poi in senso antiorario sulla corsa inversa, simile a come un nuotatore oscilla avanti e indietro quando passa da un braccio all'altro. Tranne che qui la cellula non sente inerzia.

Per di più, hanno anche dedotto come semplicemente esercitando forze leggermente diverse sui due flagelli, l'alga può anche sterzare, piuttosto che muoversi in linea retta.

I ricercatori sono stati in grado di dimostrare che aggiungendo un'ulteriore influenza, come la luce, l'alga può navigare a sinistra oa destra sapendo quale flagello accarezzare più forte dell'altro.

Dottoressa Kirsty Wan, che ha guidato lo studio ha detto:"La domanda su come una cellula prenda questo tipo di decisioni precise può essere una questione di vita o di morte. È un'impresa piuttosto notevole sia della fisica che della biologia, che una singola cellula senza sistema nervoso di cui parlare è in grado di farlo... È un mistero secolare che il mio gruppo sta attualmente lavorando duramente per risolvere."

Per lo studio, i ricercatori sono stati in grado di testare vari scenari per determinare quali variabili stavano influenzando la traiettoria. Il loro studio ha mostrato che variando diversi parametri, come se un flagello fosse leggermente più forte di un altro, il piano di inclinazione del flagello o il suo modello di battito, le alghe possono manipolare il proprio movimento.

Il Dr. Dario Cortese, membro del team, ha aggiunto:"L'accordo del nostro modello con gli esperimenti è davvero sorprendente, che potremmo catturare efficacemente il complesso battito 3-D del flagello con un movimento molto semplice di una perlina che gira in tondo."