Quando sei solo uno dei trilioni, può essere difficile andare avanti. Questo è il problema affrontato dal batterio acquatico Leptothrix cholodnii, che si trova spesso nei tappeti microbici simili a melma comuni ai corpi idrici ricchi di minerali. Perciò, affermarsi in queste comunità, L. cholodnii forme lunghe, filamenti rigidi che diventano parte integrante della struttura del tappeto microbico.

In uno studio pubblicato la scorsa settimana in ACS Nano , un team guidato da ricercatori dell'Università di Tsukuba ha utilizzato camere microfluidiche per consentire la visualizzazione di L. cholodnii e studiare il contributo delle nanofibrille alla formazione dei filamenti. Una comprensione più profonda di questo processo potrebbe aiutare i ricercatori a fare progressi significativi nell'uso di batteri che formano guaine per processi come lo sviluppo di nuovi ossidi di ferro amorfo per anodi di batterie agli ioni di litio e la raccolta industriale di pigmenti e metalli pesanti.

I filamenti di L. cholodnii sono composti da catene di cellule inizialmente circondate da una guaina morbida composta da migliaia di minuscole strutture simili a capelli intrecciate chiamate nanofibrille. Durante la formazione del filamento, i batteri rilasciano proteine ​​che ossidano ferro e manganese nell'acqua, producendo ossidi metallici che si accumulano nelle nanofibrille, facendoli indurire in un microtubo. Le nanofibrille possono incorporare anche metalli preziosi come oro, d'argento, titanio, e zirconio. Però, l'esatto ruolo delle nanofibrille nella formazione dei filamenti non è noto.

"Poiché i tappeti microbici si trovano spesso sui letti dei torrenti, abbiamo usato camere microfluidiche per replicare l'acqua corrente che si trova in questi luoghi, "Spiega l'autore principale dello studio Tatsuki Kunoh. "Abbiamo permesso alle singole cellule di passare nelle camere e poi abbiamo usato time-lapse e filtraggio fluorescente intermittente di nanofibrille e microscopia elettronica a scansione atmosferica per esaminare il comportamento delle singole cellule e dei filamenti multicellulari in via di sviluppo. "

I ricercatori hanno dimostrato che le nanofibrille sono essenziali per l'adesione delle cellule batteriche alle superfici solide, che è necessario per la formazione del filamento. A conferma di questa osservazione, variante di cellule di L. cholodnii "senza guaina", che non ha prodotto nanofibrille, vagò per le camere durante l'esperimento, incapace di attaccare o formare un filamento.

"Colorando in modo fluorescente le nanofibrille, potremmo monitorare la loro distribuzione sulla superficie delle cellule batteriche, "dice il dottor Kunoh. "È interessante notare che il posizionamento delle nanofibrille sembrava dettare la direzione dell'allungamento del filamento, durante l'allungamento unilaterale, le nanofibrille sono state raggruppate attorno all'estremità non divisoria della cellula, mentre in allungamento bilaterale, le nanofibrille erano presenti solo intorno alla porzione centrale della cellula".

I ricercatori hanno anche osservato che le nanofibrille erano densamente intrecciate attorno alle sezioni mature dei filamenti in crescita, ma formavano una struttura simile a una rete più aperta attorno alle cellule appena divise.

Queste nuove intuizioni sul ruolo delle nanofibrille nello sviluppo dei filamenti potrebbero consentire ai ricercatori di adattare L cholodnii per l'uso in applicazioni industriali come il biorisanamento, l'estrazione di metalli pesanti e preziosi, e fabbricazione di microfili.