Los embriones de estrellas de mar circulan en una formación que se ve exactamente como un cristal vivo

Pequeñas gotas gelatinosas giran perfectamente en el agua: su movimiento aumenta la fuerza que atrae a sus vecinos. Cuando suficientes de ellos se apiñan juntos, esta danza sincronizada los alinea en patrones precisos, ordenados y repetitivos de seis lados, al igual que los átomos de carbono en grafeno estructura cristalina.

Pero estos no son átomos ni ningún tipo de materia inanimada que se rige únicamente por las fuerzas de la física: son estrellas de mar vivas, autopropulsadas y embrionarias (patria miniata).

Los embriones de estrellas de mar en rotación se ensamblan en un cristal viviente. (Tan et al., templar la naturaleza2022)

«Sabemos que tenemos cristales de muchos materiales, pero nunca hemos relacionado la formación de cristales con componentes realmente vivos», dijo la física del MIT Nikta Fakhri. Decir templar la naturaleza.

«Este fue un fenómeno muy notable que no se había informado antes».

El físico emérito y del MIT Tzer Han Tan y sus colegas estudian Substancia activa Sistemas en los que cada componente individual (como un pájaro en una bandada o una célula en una gota de agua) utiliza energía para moverse, provocando que todo el grupo esté desequilibrado con su entorno.

Como la materia ordinaria, estos sistemas también pueden tener una sorpresa, Características emergentes. Los «cristales» de estrellas de mar no son una excepción.

Cada embrión gira hacia la izquierda usando sus cilios similares a pelos. Cuando suficientes individuos se reúnen en la superficie del agua, las ondas espontáneas comienzan a fluir a través de la estructura que formaron.

Son grandes ondas del tamaño del propio cristal, explique honorario.

Patrón de ondas con flechas y código de colores para indicar la orientación de cada embrión. (Tan et al., templar la naturaleza2022)

«Pudimos ver este cristal girar y vibrar durante un período muy largo, lo cual es totalmente inesperado». Dice Alexander Mitke, biofísico teórico del Instituto Tecnológico de Massachusetts y autor del estudio.

«Uno esperaría que estas ondas desaparecieran rápidamente, porque el agua es viscosa y amortiguará estas oscilaciones. Esto nos dice que el sistema tiene algún tipo de comportamiento elástico extraño».

Los investigadores modelaron los movimientos de los fetos para ver cómo su circulación atrae agua hacia ellos. Esto, a su vez, atrae a sus vecinos enroscados hacia ellos también, en una fuerza de atracción mutua.

Pero esta agua, que termina fluyendo hacia abajo, también crea otra fuerza horizontal no recíproca dentro del sistema. Esto hace que toda la estructura cristalina también gire.

Tanto la rotación general como las ondas ilustran las características físicas de extraña flexibilidad. Es extraño porque según las leyes clásicas de la física, la mera deformación de un sólido aislado, como un cristal que flota en el agua, bajo un cierto conjunto de condiciones, no debería alimentarlo al medio ambiente.

Sin embargo, si el objeto está formado por componentes activos, este cambio de forma general puede tener algunas propiedades mecánicas interesantes.

Al menos, esa es la teoría. De hecho, el campo de la física todavía se está explorando.

Hay algunas posibilidades interesantes que surgen en la naturaleza. Un fenómeno similar también fue Previamente se observó en algas.

La estructura cristalina giratoria se disipa después de unas 30 horas. (Tan et al., templar la naturaleza2022)

Una vez que las estrellas de mar jóvenes forman la estructura cristalina viva y flotante, se mantienen unidas durante varios días antes de que el desarrollo del embrión las cambie lo suficiente como para romper el patrón.

Una mejor comprensión de estas propiedades físicas móviles puede ayudarnos a desarrollar nuevas tecnologías.

«Imagínese construir un enjambre de robots suaves y giratorios que puedan interactuar entre sí como estos embriones». Dice honorario.

«Pueden diseñarse para autorregular las ondas y arrastrarse por el mar para realizar un trabajo útil. Estas interacciones abren un nuevo conjunto de física interesante para explorar».

En cuanto a la causa de las pequeñas galaxias de estrellas de mar, ¡sí, las estrellas de mar tienen un nombre colectivo perfecto! – Las estructuras cristalinas se forman cuando se unen, esto es actualmente un misterio.

Sin embargo, este fenómeno de cristal vivo Es poco probable que ocurra naturalmente en la naturaleza. Porque los embriones de estrellas de mar no suelen colgar en la superficie del agua.

Esta investigación fue publicada en templar la naturaleza.