Nel 1977, il fisico Edward Purcell
calcolò che se si spinge un batterio
e poi lo si lascia andare,
si fermerà dopo circa un milionesimo di secondo.
In quell'intervallo di tempo, avrà percorso una distanza inferiore
allo spessore di un atomo.
Lo stesso vale per uno spermatozoo
e per molti altri microbi.
Tutto ciò riguarda esseri di dimensioni davvero ridotte.
Le creature microscopiche abitano in un mondo, per noi alieno,
dove attraversare pochi centimetri d'acqua
è un'impresa straordinaria.
Ma perché le dimensioni sono così importanti per un nuotatore?
Cosa rende il mondo di uno spermatozoo
così radicalmente diverso
da quello di un capodoglio?
Per scoprirlo, dobbiamo immergerci
nella fisica dei fluidi.
Ecco come possiamo farcene un'idea.
Pensate di nuotare in una piscina.
Ci siete voi e un bel po' di molecole d'acqua.
Le molecole d'acqua sono più numerose rispetto a voi
mille trilioni di trilioni a uno.
Quindi, per voi, spingervi avanti
con il vostro corpo gigantesco è facile,
ma se foste davvero molto piccoli,
diciamo delle dimensioni di una molecola d'acqua,
tutto ad un tratto, sarebbe come nuotare
in una piscina di persone.
Invece di scivolare attraverso
tutte quelle piccole, minuscole molecole,
ora ogni singola molecola
è come un'altra persona che dovete spingere da parte
se volete arrivare da qualche parte.
Nel 1883, il fisico Osborne Reynolds
capì che c'è un semplice numero
che può prevedere come un fluido si comporterà.
Si chiama numero di Reynolds,
e dipende da proprietà semplici
come le dimensioni del nuotatore,
la sua velocità
la densità del fluido,
e la viscosità
del fluido.
Questo significa che creature
di dimensioni molto diverse abitano
mondi enormemente diversi tra loro.
Per esempio, a causa delle sue dimensioni enormi
il capodoglio
abita il mondo dei grandi numeri di Reynolds.
Con un solo colpo di coda,
riesce ad avanzare di distanze incredibili.
Invece, gli spermatozoi vivono
in un mondo dove il valore del numero di Reynolds è basso.
Se uno spermatozoo smettesse di agitare la coda,
non riuscirebbe a spostarsi nemmeno di un atomo.
Per riuscire a immaginare cosa si prova ad essere come uno spermatozoo,
bisogna mettersi all'altezza
del suo numero di Reynold.
Immaginate di essere immersi in un vaso di melassa
con le braccia che si muovono
lentamente, quasi come la lancetta dei minuti di un orologio;
ecco, ora avete un'idea piuttosto chiara
di quello che uno spermatozoo deve affrontare.
Allora, come fanno i microbi ad arrivare da qualche parte?
Beh, molti non si prendono neanche il disturbo di nuotare.
Semplicemente lasciano che il cibo arrivi a loro.
Un po' come una mucca pigra
che aspetta che l'erba ricresca all'altezza della sua bocca.
Molti microbi però nuotano
e qui entrano in scena alcuni adattamenti davvero straordinari.
Uno dei trucchi che usano
è modificare la forma dei loro remi.
Flettendo abilmente le loro pagaie
per creare maggiore attrito nella fase di passata
che nella fase di ripresa,
alcuni organismi unicellulari come il paramecio
si fanno strada
tra la folla delle molecole acquatiche.
Ma c'è una soluzione ancora più ingegnosa
che arriva dai batteri e dagli spermatozoi,
Invece di agitare le loro pale avanti e indietro,
le muovono a spirale, come un cavatappi.
Proprio come un cavatappi applicato a una bottiglia di vino
converte il moto a spirale in moto in avanti,
queste minuscole creature ruotano le loro code elicoidali
per spingersi in avanti
in un mondo in cui l'acqua è densa come sughero.
Altre strategie sono ancora più strane.
Alcuni batteri adottano una tecnica alla Batman.
Usano una sorta di rampini lungo i quali si tirano su.
Riescono anche ad usare questi rampini
come una fionda, proiettandosi in avanti.
Altri ancora usano l'ingegneria chimica.
L'Helicobacter pylori vive solo nelle mucose acide e viscide
che si trovano nel nostro stomaco.
Rilascia una sostanza chimica
che diluisce il muco circostante,
consentendogli di scivolare attraverso la melma.
Non c'è da meravigliarsi
che questi individui siano anche i responsabili
dell'ulcera gastrica.
Perciò, quando guardiate proprio da vicino
il vostro corpo e il mondo intorno a voi,
potete vedere ogni sorta di minuscole creature
che trovano soluzioni ingegnose per muoversi
in condizioni difficili.
Senza questi adattamenti,
i batteri non troverebbero mai gli organismi ospiti
e gli spermatozoi non ce la farebbero mai ad arrivare agli ovuli,
il che significa che voi non avreste mai l'ulcera gastrica,
ma anche, e in primo luogo, che non sareste mai nati.