Si possono mappare i movimenti delle alghe microscopiche, essenziali per la salute degli oceani

Una nuova tecnologia mappa i modelli di movimento delle alghe microscopiche in modo più dettagliato che mai

[24 Novembre 2022]

Lo studio “Phenotyping single-cell motility in microfluidic confinement”, pubblicato su  eLife da un team di ricercatori delle università di Exeter e Loughborough e del Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, presenta una nuova piattaforma consente agli scienziati di studiare con dettagli senza precedenti i modelli di movimento delle alghe microscopiche. I ricercatori dicono che «Questa intuizione potrebbe avere implicazioni per comprendere e prevenire la proliferazione algale dannosa e per lo sviluppo di biocarburanti algali, che un giorno potrebbero fornire un’alternativa ai combustibili fossili».

All’università di Exeter ricordano che «Le alghe microscopiche svolgono un ruolo chiave negli ecosistemi oceanici, formando le basi delle reti alimentari acquatiche e sequestrando la maggior parte del carbonio mondiale. La salute degli oceani dipende quindi dal mantenimento di comunità algali stabili. C’è una crescente preoccupazione che i cambiamenti nella composizione degli oceani, come l’acidificazione, possano interrompere la diffusione delle alghe e la composizione della comunità. Molte specie si spostano e nuotano per individuare fonti di luce o nutrienti, al fine di massimizzare la fotosintesi».

La nuova tecnologia microfluidica presentata su eLife , consentirà agli scienziati di «Intrappolare e visualizzare per la prima volta singole microalghe che nuotano all’interno di microgoccioline». Una tecnica  all’avanguardia ha permesso al team di studiare come le alghe microscopiche esplorano il loro microambiente e di tracciare e quantificare i loro comportamenti a lungo termine.

I ricercatori dicono che «È importante sottolineare che abbiamo caratterizzato il modo in cui gli individui differiscono l’uno dall’altro e rispondono a improvvisi cambiamenti nella composizione del loro habitat, come la presenza di luce o determinate sostanze chimiche».

L’autrice principale dello studio,  Kirsty Wan, del Living Systems Institute dell’università di Exeter, ha evidenziato che «Questa tecnologia significa che ora possiamo sondare e far progredire la nostra comprensione dei comportamenti natatori per qualsiasi organismo microscopico, in un dettaglio che non era possibile in precedenza. Questo ci aiuterà a capire come controllano i loro schemi di nuoto e il potenziale di adattabilità ai futuri cambiamenti climatici e ad altre sfide».

In particolare, il team ha scoperto che «La presenza di interfacce con forte curvatura, in combinazione con il nuoto a spirale microscopico degli organismi, induce un movimento chirale macroscopico (sempre in senso orario o antiorario) visto nella traiettoria media delle cellule».

La tecnologia ha un’ampia gamma di usi potenziali e potrebbe rappresentare un nuovo modo di classificare e quantificare non solo l’intelligenza ambientale delle cellule, ma di complessi modelli di comportamento in qualsiasi organismo, compresi gli animali.

La  Wan – che ha condotto lo studio condotto in collaborazione con l’esperto di microfluidica Fabrice Gielen (anche lui del Living Systems Institute) e Marco Mazza della Loughborough University) – ha concluso: «In definitiva, miriamo a sviluppare modelli predittivi per il nuoto e la coltura di comunità microbiche e di microalghe in qualsiasi habitat rilevante che porti a una comprensione più profonda dell’ecologia marina presente e futura. La conoscenza del comportamento dettagliato che si verifica a livello di singola cellula è quindi un primo passo essenziale».