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Padrões estruturais podem ser criados devido às interações entre duas espécies bacterianas. Num novo modelo, cientistas do Instituto Max Planck de Dinâmica e Auto-Organização (MPI-DS) descrevem como as interações no nível individual podem resultar numa auto-organização global das espécies. Suas descobertas fornecem insights sobre mecanismos gerais de comportamento coletivo.
Em um estudo recente, cientistas do departamento de Física da Matéria Viva do MPI-DS desenvolveram um modelo que descreve vias de comunicação em populações bacterianas. As bactérias mostram um padrão organizacional geral ao detectar a concentração de produtos químicos no seu ambiente e adaptar o seu movimento.
A estrutura só se torna visível em um nível superior
“Modelamos a interação não recíproca entre duas espécies bacterianas”, explica o primeiro autor Yu Duan. “Isso significa que a espécie A está perseguindo a espécie B, enquanto B pretende repelir de A”, continua ele. Os pesquisadores descobriram que apenas essa interação de perseguir e evitar é suficiente para formar um padrão estrutural. O tipo de padrão resultante depende da força da interação. Isso complementa um estudo anterior, onde foi proposto um modelo que também incluía interações intraespécies das bactérias para formar um padrão.
Neste novo modelo, que também inclui o efeito da motilidade bacteriana, nem a adesão nem o alinhamento são necessários para formar superestruturas complexas que abrangem milhões de indivíduos. “Embora a dinâmica da população bacteriana mostre uma ordem global, este não é o caso no nível bacteriano individual. Em particular, uma única bactéria parece mover-se de forma desordenada, com a estrutura tornando-se visível apenas num nível superior, o que é muito fascinante”, resume Benoît Mahault, líder do grupo do departamento Living Matter Physics do MPI-DS.
Um modelo geral para comportamento coletivo
O modelo também permite considerar mais de duas espécies, aumentando a quantidade de possíveis interações e padrões emergentes. Notavelmente, também não se limita às bactérias, mas pode ser aplicado a uma variedade de comportamentos coletivos. Estes incluem micronadadores controlados por luz, insetos sociais, grupos de animais e enxames robóticos. O estudo, portanto, fornece insights gerais sobre os mecanismos responsáveis pela formação de estruturas de grande escala em redes com muitos componentes.
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