INCLINE A PLACA E AS BACTÉRIAS SE ESPALHAM LADEIRA ABAIXO

O enxameamento (swarming) é uma forma de algumas bactérias se deslocarem juntas: multidões densas de células em movimento se espalham por uma superfície macia e úmida, dentro de uma fina camada de líquido, formando aglomerados, redemoinhos e fluxos coletivos. No laboratório, os enxames crescem em círculos, formas ramificadas ou gavinhas.

O ambiente físico importa — quanta água o gel fornece, a tensão superficial da película de líquido. Mas um fator foi amplamente ignorado, observa o artigo: a gravidade. Os experimentos padrão usam placas horizontais, em que a gravidade é um pano de fundo fixo e neutro. Um estudo mais antigo, citado pelos autores, mostrou que a direção da gravidade mudava a forma de colônias de estafilococos cultivadas em gel macio.

Oito ângulos, da horizontal ao avesso

Pengxi Gu, Zijie Qu e colegas do Global College da Universidade Jiao Tong de Xangai, com coautores no Georgia Institute of Technology, na Universidade Johns Hopkins e na Universidade Fudan, trabalharam com Enterobacter sp. SM3, uma bactéria enxameadora isolada originalmente do intestino de camundongo — um ambiente em que as superfícies são curvas e raramente horizontais. Numa placa horizontal, a SM3 forma uma colônia quase redonda, uma referência limpa.

Eles colocaram uma gotícula de bactérias no centro de placas de gel macio, deixaram o enxame começar por três horas numa superfície horizontal e então posicionaram as placas em oito orientações: horizontal (0°), inclinada com a face para cima a 30°, 45° e 75°, inclinada com a face para baixo a 105°, 135° e 150°, e horizontal de cabeça para baixo (180°). Fotografaram as colônias a cada hora por até nove horas — 15 colônias independentes por ângulo — e filmaram as células em movimento em cinco pontos ao longo da borda de cada colônia ao microscópio.

Os ângulos intermediários vencem

As diferenças se acumularam com o tempo. No fim, o crescimento do enxame dependia da inclinação de forma não monotônica: as colônias cresceram mais nas inclinações intermediárias, maiores a 75° e 45°, e menos nas placas quase ou totalmente de cabeça para baixo (150° e 180°). As placas pouco inclinadas, a 30°, cresceram um pouco menos que as horizontais.

O lado voltado para cima também importava. Pares de placas com a mesma inclinação, uma com a face para cima e outra para baixo — 30° e 150°, 45° e 135°, 75° e 105° —, deram resultados diferentes: a configuração com a face para cima tendeu a produzir colônias maiores em todos os pares.

Formas puxadas ladeira abaixo

As colônias horizontais continuaram quase circulares. As inclinadas ficaram assimétricas, estendendo-se para o lado de baixo:

• Uma medida da assimetria da forma ficou em torno de 0,1 nas placas horizontais e chegou a 0,90 a 75°.
• O lado de baixo se estendeu cerca de 1,46 a 1,52 vez mais longe que o lado de cima entre 75° e 135°.
• Algumas colônias ganharam uma cauda parecida com a de um cometa: a 75°, a ponta de baixo avançou cerca de 2,2 vezes mais rápido que seus dois flancos vizinhos.

Ao microscópio, o quadro era mais sutil. As células em geral se moviam mais devagar nas placas inclinadas do que nas horizontais, e mais devagar na ponta de baixo do que no topo da colônia. Os redemoinhos na ponta eram um pouco menores e mais numerosos. Assim, a frente que avançava mais rápido era aquela em que as células se moviam mais devagar — sinal, escrevem os autores, de que a velocidade local das células, sozinha, não explica como a borda avança.

Uma película de água, puxada em duas direções

Para interpretar essas tendências, a equipe ampliou um modelo existente que descreve os enxames como uma película fina de duas camadas, de células e água, acrescentando a gravidade dividida em duas partes. A parte ao longo da superfície empurra a película ladeira abaixo. A parte perpendicular à superfície muda a pressão na película e, com ela, a rapidez com que a água infiltra a partir do gel que está embaixo.

O modelo, que não foi ajustado aos tamanhos ou tempos reais dos experimentos, reproduziu os principais padrões, incluindo o melhor ângulo, 75°. Desligar uma parte de cada vez esclareceu os papéis: a gravidade ao longo da superfície produziu o estiramento ladeira abaixo, enquanto a gravidade perpendicular a ela era necessária para distinguir as placas com a face para cima das com a face para baixo.

Uma borda presa que se solta?

O estudo usou uma única linhagem bacteriana, em condições controladas de laboratório, e o modelo é uma descrição simplificada. Os autores sugerem que, na ponta de baixo, líquido e células podem se acumular atrás de uma borda presa até que ela se solte de repente, uma vez após outra, o que também desfaria os redemoinhos maiores — mas sinalizam esse mecanismo como hipotético, a ser testado com medições sincronizadas da frente e do fluxo. A mensagem mais ampla deles é mais simples: em experimentos de enxameamento, a orientação da superfície não é um detalhe neutro.