当活性丝状物体受到聚焦光线的照射时，它们往往会聚集并在照明区域的边缘形成稳定的形状。来自马普动力学与自组织研究所（MPI-DS）的研究人员创建了一个模型，模拟丝状活物质是如何自然组织起来的。这个模型为在建筑结构方面潜在的技术应用提供了宝贵的见解。
丝状蓝藻在最佳光照条件下聚集，利用光能进行光合作用。这些微生物通常形成由许多细胞组成的广泛链条。然而，这些丝状生物只能向前移动或退却——当它们离开照亮区域时，它们会改变方向，从而保持在光区内。MPI-DS的科学家们探讨了这种行为所产生的组织模式。他们发现，正是多个丝状物体之间的相互作用驱使蓝藻沿照明表面的内边缘对齐，形成稳定的结构。
为了研究这一点，研究人员在培养皿中准备并照亮了各种蓝藻样本。通过使用载玻片创造出不同的光模式，他们观察到细菌的自我组织。当使用圆形光模式时，细菌主要聚集在照亮区域的边界。同样地，当使用三角形、梯形或其他形状时，在光的边缘观察到了独特的丝状图案。“细菌能够围绕复杂形状和曲线进行组织，这一点令人着迷，即使它们的运动仅限于前进和后退，”MPI-DS的组长、康斯坦茨大学教授斯特凡·卡皮茨卡解释道。“这是一个经典的涌现现象的例子，其中一个有凝聚力的结构独立于个别丝状物体的简单行为而产生，”他补充道。
这些实验的发现及其结果模型同样适用于其他具有类似结构的生物实体。“我们的模型没有规定蓝藻的生物学细节，”研究的共同第一作者之一莱拉·阿巴斯普尔指出，与马克西米连·库尔扬共同合作。“这种集体行为也可以在类似系统中 나타现，允许活性丝状物体根据环境感知线索进行组织，尽管它们的运动方式是线性的，”库尔扬解释道。
因此，这项研究的结果对“智能”纺织品或材料的发展具有重要潜力。例如，这些创新的结构和面料依赖于个别纤维和活性丝状物体的排列方式。像这样的自组装机制可能为创造新型创新材料铺平道路。
