Cos’hanno in comune la folla di uno stadio di calcio, i piedi di un millepiedi e l’interno dei polmoni? Tutti questi sistemi mostrano lo stesso tipo specifico di organizzazione, come è stato recentemente scoperto dagli scienziati. L’onda messicana in uno stadio sembra uno schema che viaggia attraverso le gradinate. Allo stesso modo, le gambe di un millepiedi si muovono a ritmo con onde illusorie che si estendono lungo tutta la sua lunghezza. A livello microscopico, i minuscoli peli nei nostri polmoni chiamati ciglia si muovono insieme per trasportare il muco. Questo serve come prima linea di difesa contro gli agenti patogeni invasori.
Le interazioni disuguali tra le ciglia causano la sincronizzazione
Per creare un’onda sincronizzata ed efficiente, le ciglia devono coordinare accuratamente il loro movimento battente. A differenza dei tifosi di calcio che osservano i loro vicini e del sistema nervoso che coordina le gambe del millepiedi, le ciglia non hanno un sistema di controllo così intelligente.
Nel loro nuovo studio, gli scienziati David Hickey, Ramin Golestanian e Andrej Vilfan del dipartimento di fisica della materia vivente dell’MPI-DS sottolineano ora l’importanza delle regioni di confine per il coordinamento delle ciglia. “Quando molte ciglia battono strettamente insieme, possono sincronizzarsi battendo leggermente prima di quelle vicine da un lato e leggermente dopo quelle vicine dall’altro, proprio come un’onda messicana in uno stadio”, afferma David Hickey, primo autore dello studio. . Questa sincronizzazione è mediata dal fluido che circonda le ciglia e avviata dalla regione di confine. In particolare, due ciglia che battono vicine non esercitano necessariamente la stessa forza l’una verso l’altra. A seconda della sua posizione, un ciglio può essere più colpito dal suo vicino che viceversa, soprattutto in un fitto tappeto di ciglia, come accade spesso in natura. Ciò può eventualmente causare uno schema diretto e non reciproco che forma un’onda.
La sincronizzazione delle ciglia viene avviata dalle regioni di confine
“Le ciglia in una regione di confine assumono il ruolo di pacemaker che trascina altre ciglia una dopo l’altra”, riassume Hickey i risultati. “Questa osservazione è diversa dai modelli precedenti in cui si presumeva che i confini perturbassero l’ordine”, continua. Questo punto di vista era condiviso anche dal famoso fisico Wolfgang Pauli che scherzava su questo punto: “Dio ha creato i solidi, ma le superfici erano opera del diavolo”.
Come si è scoperto ora, le regioni di confine delle superfici possono infatti consentire una migliore comprensione dell’autorganizzazione della materia vivente. Allo stesso tempo, il modello rivela sorprendenti somiglianze tra i meccanismi nel mondo microscopico e su scala macroscopica.
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