En las sustancias viscosas, las bacterias no nadan más lento, sino más rápido. Un modelo matemático ofrece ahora una explicación.
Cuanto más a menudo choca una bacteria nadadora con los obstáculos, más rápido se mueve. Investigadores chinos lo publicaron en la revista científica Nature. A primera vista, esto es contradictorio, pero los investigadores ofrecen ahora una explicación basada en un modelo matemático. Precisamente por las numerosas colisiones, una bacteria nada hacia adelante en una línea más recta, argumentan.
Durante décadas, los científicos han estudiado cómo las bacterias se mueven a través de las llamadas "mezclas complejas". En estas mezclas se suspenden grandes partículas insolubles o moléculas enormemente largas (polímeros, como proteínas o ADN). A medida que los líquidos se llenan de estas partículas, se comportan cada vez más como "líquidos no newtonianos". Se trata de sustancias viscosas que presentan propiedades entre un líquido y un sólido. Algunos ejemplos son la pasta de dientes, las arenas movedizas y la sangre.
El hecho de que las bacterias naden más rápido a través de mezclas complejas se conocía desde 1960, pero aún no se había encontrado una explicación convincente para este comportamiento. Los humanos se mueven con dificultad por las arenas movedizas; entonces, ¿por qué las bacterias nadan más rápido en la sangre que en el agua?
Pregunta antigua
"Hay tres teorías que explican por qué las bacterias nadan más rápido en soluciones poliméricas", afirma Xiang Cheng, físico y autor del estudio. En primer lugar, los científicos sugirieron que los polímeros forman una red que conduce a las bacterias con mayor rapidez. "Otros científicos creen que los rápidos movimientos de rotación de una bacteria nadadora reducen la viscosidad de una solución polimérica". Y recientemente algunos han sugerido que los polímeros se estiran alrededor de la bacteria, empujándola hacia adelante con fuerza elástica.
Cheng y sus colegas demuestran ahora que ninguna de estas explicaciones es correcta. Midieron la velocidad de natación de las bacterias en una solución con solo polímeros y en una solución con solo grandes partículas insolubles, los llamados coloides. "Nuestros resultados muestran que las bacterias nadan con la misma rapidez a través de soluciones de polímeros que de coloides. Las teorías anteriores no pueden explicar esto", dice Cheng. Suponen que los polímeros desempeñan un papel en la aceleración de la natación de las bacterias.
Nueva explicación
Posteriormente, los investigadores imitaron el movimiento natatorio de las bacterias en modelos matemáticos. Así, encontraron una nueva explicación. Las bacterias nadan gracias a su flagelo (una cola de látigo giratoria en forma de sacacorchos) que empuja a la bacteria hacia delante como una hélice. Sin embargo, el flagelo es débil y, por tanto, comete errores durante la natación. Como resultado, una bacteria nadadora se balancea. Pero en las mezclas complejas hay muy poco espacio para moverse hacia los lados, según muestra el modelo. Las colisiones con grandes moléculas obligan a la bacteria a seguir el camino correcto.