Sciencemag.cz
Doporučujeme
Larva hvězdice připomíná malou kuličku, která se ve vodě otáčí jako kuličkové ložisko. Vědci z MIT nyní pozorovali, že když se několik larev hvězdice dostane na vodní hladinu, přitahují se k sobě a spontánně se spojují do překvapivě organizované struktury podobné krystalu.
Ještě zajímavější je, že tento „živý krystal“ může zřejmě vykazovat zvláštní elasticitu, kdy otáčení jednotlivých larev způsobuje mnohem vlnění celé struktury. Jinak řečeno, struktura je provázaná napříč různými úrovněmi. Podivné kolektivní chování může přetrvávat i delší dobu; každopádně skončí s tím, jak larvy dospívají. Je pravděpodobné, že uspořádání hvězdic jim dává nějaké výhody – snad nějak analogicky, jako že hejno pátků může létat efektivněji (s menším odporem vzduchu) nebo umožňuje i třeba lépe reagovat na predátory. (Tedy: může jít nejen o adaptaci na jiné organismy, ale i čistě fyzikální, nebo kombinaci obojího.)
K čemu je toto chování larvám hvězdic konkrétně dobré, o tom nic zatím nevíme. Nicméně takové samovolné skládání do vlnícího se „krystalu“ bychom mohli zkusit využít i jako konstrukční princip pro fungování robotů, pokud by se tito měli pohybovat i jinak obecně fungovat kolektivně.
Spoluautorka nové studie Nikta Fakhri z MITu uvádí, že zjištění jsou spíše vedlejším, náhodným výsledkem jiného výzkumu, kdy se zkoumal vývoj larev hvězdic z pohledu vývojové biologie. Zajímavé má být, že kolonie organismů, kde se jednotliví členové uspořádaně otáčejí („tančí“), se vyskytují i u některých řas. Takové kolektivní chování se přitom většinou zvýrazní, když je struktura tvořená větším množstvím organismů. V rámci nové stude vědci sledovali, jak na hladině v laboratorních miskách utvářejí roje tisíce larev hvězdic.
„Když jsou v misce tisíce embryí, začnou vytvářet krystalickou strukturu, která může hodně vyrůst. Říkáme tomu krystal, protože každá larva je obklopena šesti sousedními v šestiúhelníku, který se opakuje v celé struktuře, velmi podobné krystalové struktuře grafenu,“ uvedla N. Fakhri.
Jak takové uspořádání může konkrétně vznikat? To se v rámci studie dále zkoumalo třeba tak, že se kolem otáčející se larvy rozhodily menší umělé kuličky lehčí než voda. Řasinky larvy roztáčely kolem hvězdice víry, které menší kuličky vtahovaly. Počítačové simulace potvrdily, že i čistě jen otáčení a s tím související hydrodynamické interakce pak vedou ke vzniku celkem uspořádané struktury. Voda je viskózní, takže by všechny takové „vírové procesy“ měla tlumit a jednou vzniklá struktura by neměla mít dlouhého trvání, ale struktury přetrvávají ve skutečnosti několik dní – do hry vstupuje asi to, že se jednotlivé larvy točí přímo proti sobě jako ozubená kolečka (mohou i měnit směr otáčení?) atd.
Nikta Fakhri, Odd dynamics of living chiral crystals, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04889-6. www.nature.com/articles/s41586-022-04889-6
Zdroj: MIT News
Poznámky PH:
Larvy ostnokožců ještě nemají onu charakteristikou paprsčitou symetrii, ta je odvozená.
Druhá věc, že v přírodě se tyto „kolektivní krystaly“ nevyskytují zdaleka v tak čisté podobě. (Hvězdice se mechanicky rozptýlí, značnou část z nich něco sežere…) Uvažovat o tom, co to má původně za smysl s ohledem na evoluci/selekci, může být proto trochu k ničemu. Nakonec i celá studie se zaměřuje spíše na využití celého jevu pro konstrukce systémů umělých.
To je nějaké podivné. Pokud jsou opravdu ty larvy uspořádané do šestiúhelníků a přitom se točí proti sobě, jak to dělají? Zkuste si vzít tři stejně velká ozubená kolečka, sestavit je do trojúhelníku a točit s nimi – ani se nehnou.