Η γεωμετρία της ζωής:Οι φυσικοί καθορίζουν τι ελέγχει την ανάπτυξη του βιοφίλμ

Στη φύση, τα βακτήρια συχνά αναπτύσσονται ως βιοφίλμ, τα οποία είναι πολύπλοκες κοινότητες κυττάρων που προσκολλώνται στις επιφάνειες. Τα βιοφίλμ βρίσκονται σε μια μεγάλη ποικιλία περιβάλλοντος, από το ανθρώπινο σώμα μέχρι το ωκεάνιο πάτωμα. Μπορούν να είναι επωφελείς, όπως εκείνες που μας βοηθούν να αφομοιώσουμε τρόφιμα ή να καθαρίσουμε τη ρύπανση. Ωστόσο, μπορούν επίσης να είναι επιβλαβείς, όπως αυτές που προκαλούν λοιμώξεις ή σωλήνες φράγματος.

Ο σχηματισμός βιοφίλμς είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της διαθεσιμότητας θρεπτικών ουσιών, της παρουσίας άλλων μικροοργανισμών και της φυσικής δομής της επιφάνειας. Οι φυσικοί στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, η Σάντα Μπάρμπαρα έχουν πλέον εντοπίσει έναν νέο παράγοντα που ελέγχει την ανάπτυξη του βιοφίλμ:τη γεωμετρία της επιφάνειας.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό πειραμάτων και προσομοιώσεων υπολογιστών για να δείξουν ότι το σχήμα της επιφάνειας μπορεί να καθορίσει το μέγεθος και το σχήμα των βιοφίλμ. Για παράδειγμα, διαπίστωσαν ότι τα βιοφίλμ που καλλιεργούνται σε επίπεδες επιφάνειες ήταν μεγαλύτερες και πιο ομοιόμορφες από τις βιοφίλμ που καλλιεργήθηκαν σε καμπύλες επιφάνειες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η καμπυλότητα της επιφάνειας δημιουργεί μια κλίση των θρεπτικών ουσιών, με περισσότερα θρεπτικά συστατικά στο κάτω μέρος του βιοφίλμ από ό, τι στην κορυφή. Αυτή η κλίση αναγκάζει το βιοφίλμ να αναπτυχθεί κατά προτίμηση στο κάτω μέρος, πράγμα που οδηγεί σε ένα μικρότερο και πιο ακανόνιστο βιοφίλμ.

Τα ευρήματα των ερευνητών έχουν επιπτώσεις για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται τα βιοφίλμ και αναπτύσσονται σε διάφορα περιβάλλοντα. Αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη νέων στρατηγικών για τον έλεγχο της ανάπτυξης του βιοφίλμ, οι οποίες θα μπορούσαν να έχουν εφαρμογές σε διάφορους τομείς, όπως η ιατρική, η βιομηχανία και η περιβαλλοντική επιστήμη.

Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters.