Un equipo de científicos ha realizado un hallazgo fascinante al descubrir que las bacterias del tipo E. coli pueden hacer girar discos simétricos, comportándose de manera similar a pequeños pucks de hockey, gracias a un par hidrodinámico invisible. Este descubrimiento, publicado en la prestigiosa revista Nature Physics, desafía la idea de que solo los objetos asimétricos pueden rotar por la acción de las bacterias, sugiriendo nuevas posibilidades en el diseño de micromotores blandos y materiales activos, así como en el desarrollo de estrategias biomédicas innovadoras inspiradas en las interacciones físicas de los microorganismos.
El aspecto más intrigante de este estudio es que el disco, al estar confinado bajo el área superficial de las E. coli, no requiere ser de forma irregular ni recibir un empujón directo para iniciar su rotación. Simplemente, al encerrarse las bacterias en los canales microscópicos, el fluido circundante actúa como un transmisor de fuerza, transformando el agua de un simple medio pasivo a una maquinaria dinámica que permite el movimiento. Este hallazgo nos lleva a replantear observaciones previas sobre agregados rotatorios impulsados por bacterias, reconociendo que el confinamiento de las bacterias parece ser un factor crítico en estos fenómenos.
El nuevo enfoque de la investigación comenzó en 2023, cuando se observó que un entorno activo de E. coli era capaz de agrupar partículas en forma de gel que rotaban de manera persistente. A pesar de que la hipótesis inicial apuntaba a que la asimetría en la forma era crucial para el movimiento, la investigación reveló que los discos simétricos, fabricados con impresión 3D, también podían girar. Este resultado contradice la intuición prevía y establece que la simetría no impide el movimiento; más bien, el método en que las bacterias son confinadas es lo que permite que el disco gire, especialmente cuando se introducen compartimentos internos que amplifican el fenómeno.
La investigación también proporciona una nueva comprensión de las fuerzas que impulsan el movimiento en los fluidos. A partir del remolino que las bacterias crean al nadar, se genera un dipolo de par hidrodinámico que provoca deformaciones en el líquido circundante, dando lugar a un par neto que hace girar el disco. Esto demuestra que no se requiere contacto físico para generar movimiento, lo que subraya la idea de que el motor es esencialmente hidrodinámico. Así, el estudio sugiere que la energía de las bacterias puede ser utilizada de manera efectiva para mover objetos más grandes en un sistema microbiano.
El trabajo no solo tiene implicaciones teóricas, sino que podría tener aplicaciones prácticas significativas en campos como la medicina y la sostenibilidad. Al entender cómo las bacterias transmiten fuerzas en entornos confinados, es posible que se desarrollen nuevas terapias para combatir infecciones o contribuir a la creación de materiales antibiofilm más eficaces. Además, la capacidad de utilizar microestructuras activas y autoorganizadas alimentadas por energía biológica abre un abanico de posibilidades en la creación de materiales inteligentes. Este descubrimiento es un claro ejemplo de cómo la naturaleza ha utilizado principios físicos complejos, permitiendo que los microorganismos, a través de su pequeño tamaño, influyan en procesos que podrían tener un profundo impacto en nuestra comprensión del mundo físico.