Od kolonije bakterij do jate ptic: opis z dinamično odlikovano smerjo

V reviji Physical Review Letters je kot "Editor's Suggestion" pravkar izšel članek Daniela Svenška (Oddelek za fiziko FMF), Haralda Pleinerja (MPIP Mainz) in Helmuta Branda (Universität Bayreuth) z naslovom Collective Stop-and-Go Dynamics of Active Bacteria Swarms (PRL 111, 228101 (2013)). V njem avtorji vpeljejo kontinuumski model kolektivne dinamike bakterij in ga preizkusijo na rezultatih eksperimentov z bakterijo Proteus Mirabilis (Mitsugu Matsushita in sodelavci, Tokio). Model dobro reproducira značilno pulzirajočo rast bakterijske kolonije (Supplemental Material), ki ni posledica kemotakse ali biološke ure celic, ampak je odvisna od gostote in je torej generična.

Bistvena novost vpeljanega modela je dinamična orientacijska spremenljivka - kolektivna hitrost bakterij, ki pri opisu orientacijskega urejanja nadomesti običajni nematski direktor. Kolektivno urejanje hitrosti ter z njim povezani nematski fazni prehod in konfiguracije vpeljejo netrivialno sklopitev orientacijske urejenosti, advekcijskega transporta in gostote, ki je pri običajnih aktivnih nematikih ne srečamo.

Pristop je splošnejši in obetaven za različne aktivne sisteme, ki kažejo kolektivno obnašanje (aktivni fluidi, plavalci, bakterije, roji žuželk, jate ptic, rib ...). Zanje je velikokrat značilno prav to, da odlikovana smer obstaja le dinamično (npr. jata ptic v letu), medtem ko statičen sistem ni urejen.