Queste semplici cellule hanno risolto uno dei labirinti più difficili al mondo

Le cellule che troviamo all'interno del nostro corpo sono gli esploratori più bravi che potremmo mai incontrare! Riescono a percorrere lunghissime distanze, tra le intrigate strade della nostra struttura interna, in mezzo a trilioni di altre cellule che si muovono per raggiungere queste o altre destinazioni.

Come riescono a farlo? Grazie alla chemiotassi, in poche parole la capacità di navigare rilevando la presenza o l'assenza di attrattivi chimici nell'ambiente. Gli spermatozoi utilizzano questo metodo per navigare, i globuli bianchi la usano per radunarsi intorno ai siti di infezione e le cellule tumorali la usano per metastatizzare attraverso i tessuti vulnerabili.

Può, quindi, un'ameba utilizzando la chemiotassi per risolvere il labirinto più difficile del mondo? Un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Science il 27 agosto, ce lo mostra. I ricercatori hanno creato versioni in miniatura del labirinto di siepi a Hampton Court Palace (una volta residenza del re Enrico VIII e dei suoi discendenti) più dozzine di labirinti microscopici di varia complessità.

Quando le amebe sono state rilasciate in questi labirinti sfrecciavano verso le uscite con incredibile precisione, utilizzando la chemiotassi per "osservare dietro gli angoli" ed "evitare vicoli ciechi prima ancora che li raggiungessero", secondo l'autore dello studio Robert Insall. Questa loro capacità di navigazione si chiama chemiotassi "auto-generata".

In poche parole, le cellule vogliono spostarsi da un'area con una concentrazione inferiore attrattivi chimici ad un'area con una concentrazione più alta. A volte, però, ci sono più strade da scegliere. Come fanno? Per determinare dove andare, le cellule scompongono le molecole di fronte a loro, facendo sì che l'attrattivo dalle aree vicine si diffonda verso di loro. Man mano che le cellule si muovono in avanti, l'attrattivo davanti a loro si esaurisce sempre di più; alla fine, i rami corti e senza uscita del labirinto sono completamente privi di attrattivo, anche prima che le cellule raggiungano l'uscita in un vicolo cieco.

Per vedere questo fenomeno dal vivo, gli esperti hanno creato più di 100 labirinti microscopici incidendo scanalature su un chip di silicio (così com'è possibile osservare in calce alla notizia), con ogni percorso che misurava tra 10 e 40 micron di larghezza. La difficoltà andava da facile, medio, difficile a impossibile. All'inizio di ogni labirinto, le amebe chiamate Dictyostelium discoideum si allineavano e iniziarono a nuotare in avanti, abbattendo le molecole fluide davanti a loro.

I labirinti più lunghi hanno impiegato circa 2 ore per essere risolti, mentre quelli più brevi solo 30 minuti. Nei labirinti più difficili, che includevano percorsi senza uscita lunghi quanto il percorso corretto, le cellule sceglievano correttamente circa il 50% delle volte. "La quantità di informazioni che le cellule possono leggere scomponendo sostanze chimiche è molto più sofisticata di quanto si pensasse", ha detto Insall. "Questo ci fa pensare che la maggior parte dei problemi biologici, in cui le cellule devono orientarsi da un luogo all'altro, quasi certamente utilizzano un meccanismo come questo".

Anche se lo studio si è concentrato sulle amebe, i ricercatori ritengono che i risultati dovrebbero valere per qualsiasi numero di cellule del corpo umano.