细菌是如何组织自己的

　　由于两种细菌之间的追逐相互作用，可以产生结构模式。在一个新的模型中，科学家们描述了个体层面上的相互作用如何导致物种的全球自组织。他们的发现为集体行为的一般机制提供了见解。

　　

在最近的一项研究中，MPI-DS生物物质物理系的科学家们开发了一个模型，描述了细菌群体中的交流途径。细菌通过感知环境中化学物质的浓度并调整自己的运动，显示出一种整体的组织模式。

该结构只在更高的级别上可见

“我们模拟了两种细菌之间的非互惠相互作用，”第一作者Yu Duan解释说。“这意味着物种A在追逐物种B，而物种B的目标是排斥A，”他继续说道。研究人员发现，仅仅这种追逐和避免的相互作用就足以形成一种结构模式。产生的模式的类型取决于交互的强度。这补充了先前的一项研究，其中提出了一个模型，其中还包括细菌的种内相互作用，以形成一种模式。

在这个新模型中，也包括细菌运动的影响，形成包含数百万个体的复杂超结构既不需要粘附也不需要排列。“尽管细菌种群动态显示出全球秩序，但在单个细菌水平上并非如此。特别是，单个细菌似乎以一种无序的方式移动，其结构只在更高的水平上可见，这是非常迷人的，”MPI-DS生物物质物理系的小组组长Mahault总结道。

集体行为的一般模型

该模型还允许考虑两个以上的物种，增加了可能的相互作用和新模式的数量。值得注意的是，它不仅限于细菌，还可以应用于各种集体行为。其中包括光控微型游泳者、群居昆虫、动物群体和机器人蜂群。因此，该研究提供了关于在具有许多组成部分的网络中形成大规模结构的机制的一般见解。

Journal Reference:

1. Yu Duan, Jaime Agudo-Canalejo, Ramin Golestanian, Benoît Mahault. Dynamical Pattern Formation without Self-Attraction in Quorum-Sensing Active Matter: The Interplay between Nonreciprocity and Motility. Physical Review Letters, 2023; 131 (14) DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.148301