В природе упорядоченные структуры необходимы для поддержания стабильности и функциональности живых систем, как это наблюдается в повторяющихся структурах или при формировании сложных молекул. Однако создание этого порядка основано на универсальных физических принципах, которые в конечном итоге позволяют создавать живую материю и органические структуры.
Один из этих принципов — невзаимные взаимодействия: молекулы одного типа притягиваются другой, которая, наоборот, отталкивается. Это явление может привести к образованию интересных структур и закономерностей.
Учёные из отдела физики живой материи в MPI-DS обнаружили, что невзаимные взаимодействия также могут вызывать стабильное коллективное движение в живых системах. Исследование [опубликовано](https://link.aps.org/doi/10.1103/gbg1-lwwt) в журнале Physical Review Letters.
Джулия Писегна, первый автор исследования, описывает результаты: «Динамика преследования при невзаимных взаимодействиях приводит к спонтанному коллективному и направленному движению частиц в большем масштабе. Хотя на первый взгляд такая активность может создавать хаос, на самом деле она создаёт удивительно стабильные и упорядоченные структуры».
Чтобы проверить стабильность системы, физики сначала ввели шум и возмущения, чтобы нарушить формирующийся порядок и движение.
«Мы обнаружили, что модель движения удивительно устойчива и стабильна», — сообщает Суроприя Саха, руководитель группы в MPI-DS.
Этот результат был достигнут путём соединения модели невзаимных взаимодействий с двумя, казалось бы, очень далёкими теориями: теорией стайного поведения и теорией динамики роста поверхности.
Во-вторых, исследователи изучили, как модель ведёт себя, когда частицы помещаются в жидкость, в которой они могут взаимодействовать. Обычно этот дополнительный фактор имеет тенденцию нарушать коллективное движение. Однако команда обнаружила, что движущаяся модель остаётся стабильной, если она генерируется за счёт невзаимных взаимодействий. Это демонстрирует удивительную устойчивость к сложным экспериментальным условиям.
«Эти результаты говорят нам о том, что невзаимные взаимодействия лежат в основе примитивной самоорганизации в сложных химических средах и помогут нам предсказывать и описывать свойства живых систем», — заключает Саха.
Предоставлено [Max Planck Society](https://phys.org/partners/max-planck-society/)