idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instance:
Share on: 
10/06/2023 10:33

Wie sich Bakterien selbst organisieren können

Dr. Manuel Maidorn Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

    Ein neues Modell zeigt wie Interaktionen zwischen Bakterienarten dynamische Muster hervorrufen können. Strukturelle Muster können durch die Interaktionen bei der Verfolgung zwischen zwei unterschiedlichen Bakterienarten entstehen. In einem neuen Modell beschreiben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS), wie Wechselwirkungen auf der individuellen Ebene zu einer globalen Selbstorganisation von Arten führen können. Ihre Erkenntnisse geben Einblicke in allgemeine Mechanismen kollektiven Verhaltens.

    In einer aktuellen Studie haben Wissenschaftler der Abteilung Physik Lebender Materie am MPI-DS ein Modell entwickelt, das Kommunikationswege in Bakterienpopulationen beschreibt. Bakterien zeigen ein allgemeines Organisationsmuster, indem sie die Konzentration von Chemikalien in ihrer Umgebung wahrnehmen und ihre Bewegung danach ausrichten.

    Die Struktur wird erst auf höherer Ebene sichtbar

    "Wir haben die nicht-reziproke Interaktion zwischen zwei Bakterienarten modelliert", erklärt Erstautor Yu Duan die Studie. "Dies bedeutet, dass Spezies A die Spezies B verfolgt, während B versucht, sich von A zu entfernen", fährt er fort. Die Forscher fanden heraus, dass diese Verfolgungs- und Vermeidungsinteraktion ausreicht, um ein strukturelles Muster zu bilden. Die Art des Musters hängt dabei von der Stärke der Interaktion ab. Dies ergänzt eine frühere Studie, in der ein Modell vorgeschlagen wurde, das auch die Interaktionen zwischen den Bakterien innerhalb einer Art bei der Musterbildung mit einbezog.

    In dem neuen Modell, welches die Auswirkung der bakteriellen Motilität berücksichtigt, sind weder Adhäsion noch Ausrichtung erforderlich, um komplexe Superstrukturen zu bilden, die Millionen von Individuen umfassen. "Obwohl die bakterielle Populationsdynamik eine globale Ordnung zeigt, ist dies auf der Ebene der einzelnen Bakterien nicht der Fall. Insbesondere scheint sich ein einzelnes Bakterium ungeordnet zu bewegen, wobei die Struktur erst auf einer höheren Ebene sichtbar wird – was sehr faszinierend ist", fasst Benoît Mahault, Gruppenleiter in der Abteilung Physik Lebender Materie am MPI-DS, zusammen.

    Ein allgemeines Modell für kollektives Verhalten

    Das Modell erlaubt auch die Betrachtung von mehr als zwei Arten, wodurch sich die Anzahl der möglichen Interaktionen und der entstehenden Muster erhöht. Es ist ebenso nicht auf Bakterien beschränkt, sondern kann auf eine Vielzahl von kollektiven Verhaltensweisen angewendet werden. Dazu gehören lichtgesteuerte Mikroschwimmer, soziale Insekten, Tiergruppen und Roboterschwärme. Die Studie liefert daher allgemeine Erkenntnisse über die Mechanismen, die für die Bildung gesamtheitlicher Strukturen in Netzwerken aus vielen Komponenten verantwortlich sind.


    Original publication:

    https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.148301


    More information:

    https://www.ds.mpg.de/4028073/231006_collective


    Images

    Je nach der Verfolgungs- und Vermeidungsinteraktion zwischen zwei Arten A und B können sich auf globaler Ebene unterschiedliche Muster der Selbstorganisation herausbilden
    Je nach der Verfolgungs- und Vermeidungsinteraktion zwischen zwei Arten A und B können sich auf glob ...
    MPI-DS / LMP
    MPI-DS / LMP


    Criteria of this press release:
    Journalists, Scientists and scholars
    Biology, Medicine, Physics / astronomy
    transregional, national
    Research results
    German


     

    Je nach der Verfolgungs- und Vermeidungsinteraktion zwischen zwei Arten A und B können sich auf globaler Ebene unterschiedliche Muster der Selbstorganisation herausbilden


    For download

    x

    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).