Làm thế nào vi khuẩn có thể tự tổ chức

Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học thuộc Khoa Vật lý Vật chất Sống tại MPI-DS đã phát triển một mô hình mô tả các con đường giao tiếp trong quần thể vi khuẩn. Vi khuẩn thể hiện một mô hình tổ chức tổng thể bằng cách cảm nhận nồng độ hóa chất trong môi trường và điều chỉnh chuyển động của chúng.

Tác giả đầu tiên Yu Duan giải thích: “Chúng tôi đã mô hình hóa sự tương tác không qua lại giữa hai loài vi khuẩn”. Ông tiếp tục: “Điều này có nghĩa là loài A đang đuổi theo loài B, trong khi B đang có ý định đẩy lùi A”. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng chỉ cần sự tương tác đuổi theo và tránh này là đủ để hình thành một mô hình cấu trúc. 

Loại mô hình kết quả phụ thuộc vào cường độ của sự tương tác. Điều này bổ sung cho một nghiên cứu trước đó, trong đó một mô hình đã được đề xuất cũng bao gồm các tương tác giữa các vi khuẩn để tạo thành một mô hình.

Trong mô hình mới này, mô hình này cũng bao gồm cả tác động của sự di chuyển của vi khuẩn, không cần bám dính hay liên kết để hình thành các siêu cấu trúc phức tạp bao gồm hàng triệu cá thể. "Mặc dù động thái quần thể vi khuẩn thể hiện một trật tự toàn cầu, nhưng điều này không đúng ở cấp độ vi khuẩn riêng lẻ. 

Đặc biệt, một vi khuẩn đơn lẻ dường như di chuyển một cách hỗn loạn, với cấu trúc chỉ hiển thị ở cấp độ cao hơn, điều này rất quan trọng." thật hấp dẫn,” Benoît Mahault, trưởng nhóm khoa Vật lý Vật chất Sống tại MPI-DS, tóm tắt.

(adv)

Mô hình này cũng cho phép xem xét nhiều hơn hai loài, làm tăng số lượng tương tác có thể có và các mô hình mới nổi. Đáng chú ý, nó cũng không chỉ giới hạn ở vi khuẩn mà có thể áp dụng cho nhiều hành vi tập thể khác nhau. Chúng bao gồm các máy bơi vi mô được điều khiển bằng ánh sáng, côn trùng sống theo bầy đàn, các nhóm động vật và bầy robot. Do đó, nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết chung về các cơ chế chịu trách nhiệm hình thành các cấu trúc quy mô lớn trong các mạng có nhiều thành phần.

Nguồn Viện Động lực Max Planck .