Os cientistas do MPI-DS revelam uma interação bacteriana que resulta em padrões complexos e introduzem um modelo versátil que pode decodificar o comportamento coletivo de entidades que vão desde bactérias até enxames de robôs. Um novo modelo sugere que a perseguição de interações pode induzir padrões dinâmicos na organização de espécies bacterianas.
Padrões estruturais podem ser criados devido à perseguição de interações entre duas espécies bacterianas. Num novo modelo, cientistas do Instituto Max Planck de Dinâmica e Auto-Organização (MPI-DS) descrevem como as interações a nível individual levam à auto-organização das espécies, e as suas descobertas fornecem insights sobre mecanismos gerais de comportamento coletivo.
Num estudo recente, cientistas do Departamento de Física da Matéria Viva do MPI-DS desenvolveram um modelo para descrever vias de comunicação em populações bacterianas. As bactérias exibem padrões organizacionais globais, detectando a concentração de produtos químicos no seu ambiente e ajustando os seus movimentos.
“Simulamos uma interação não recíproca entre duas bactérias”, explica o primeiro autor YuDuan. “Isso significa que a espécie A está perseguindo a espécie B, e o objetivo da espécie B é repelir a espécie A.” Os pesquisadores descobriram que essa interação de perseguição e evitação por si só era suficiente para formar um padrão estrutural. O tipo de padrão gerado depende da intensidade da interação. Isto complementa um estudo anterior no qual foi proposto um modelo que também incluía interações intraespecíficas de bactérias para formar um padrão.
Também estão incluídos neste novo modelo os efeitos do movimento bacteriano, que não requer adesão ou alinhamento para formar superestruturas complexas contendo milhões de indivíduos. "Embora a dinâmica populacional bacteriana mostre uma ordem geral, este não é o caso ao nível das bactérias individuais. Em particular, as bactérias individuais parecem mover-se de forma desordenada, com uma estrutura que só é visível em níveis mais elevados, o que é muito fascinante, "conclui Benoît Mahault, Líder do Grupo do Departamento de Física da Matéria Viva do MPI-DS.
O modelo também permite considerar mais de duas espécies, aumentando o número de possíveis interações e padrões emergentes. É importante notar que também não se limita às bactérias e pode ser aplicado a uma variedade de comportamentos coletivos. Estes incluem micronadadores controlados por luz, insetos sociais, enxames de animais e enxames de robôs. Este estudo, portanto, fornece insights gerais sobre os mecanismos que formam estruturas de grande escala em redes com muitos componentes.