Los científicos de MPI-DS revelan una interacción bacteriana que da como resultado patrones complejos e introducen un modelo versátil que puede decodificar el comportamiento colectivo de entidades que van desde bacterias hasta enjambres de robots. Un nuevo modelo sugiere que perseguir interacciones puede inducir patrones dinámicos en la organización de especies bacterianas.
Se pueden crear patrones estructurales debido a la búsqueda de interacciones entre dos especies bacterianas. En un nuevo modelo, científicos del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización (MPI-DS) describen cómo las interacciones a nivel individual conducen a la autoorganización de las especies, y sus hallazgos proporcionan información sobre los mecanismos generales del comportamiento colectivo.
En un estudio reciente, científicos del Departamento de Física de la Materia Viva del MPI-DS desarrollaron un modelo para describir las vías de comunicación en poblaciones bacterianas. Las bacterias exhiben patrones organizativos generales al detectar la concentración de sustancias químicas en su entorno y ajustar sus movimientos.
"Simulamos una interacción no recíproca entre dos bacterias", explica el primer autor YuDuan. "Esto significa que la especie A está persiguiendo a la especie B, y el objetivo de la especie B es repeler a la especie A". Los investigadores descubrieron que esta interacción de persecución y evitación por sí sola era suficiente para formar un patrón estructural. El tipo de patrón generado depende de la intensidad de la interacción. Esto complementa un estudio anterior en el que se propuso un modelo que también incluía interacciones intraespecíficas de bacterias para formar un patrón.
También se incluyen en este nuevo modelo los efectos del movimiento bacteriano, que no requiere adhesión ni alineación para formar superestructuras complejas que contienen millones de individuos. "Si bien la dinámica de la población bacteriana muestra un orden general, este no es el caso a nivel de bacterias individuales. En particular, las bacterias individuales parecen moverse de forma desordenada, con una estructura que sólo es visible en niveles superiores, lo cual es muy fascinante", concluye Benoît Mahault, jefe de grupo del Departamento de Física de la Materia Viva del MPI-DS.
El modelo también permite considerar más de dos especies, aumentando el número de posibles interacciones y patrones emergentes. Vale la pena señalar que tampoco se limita a las bacterias y puede aplicarse a una variedad de comportamientos colectivos. Estos incluyen micronadadores controlados por luz, insectos sociales, enjambres de animales y enjambres de robots. Por lo tanto, este estudio proporciona información general sobre los mecanismos que forman estructuras a gran escala en redes con muchos componentes.