Misterul Sincronizării Licuricilor: O Privire Științifică

Inginerii au descoperit regulile matematice pe care licuricii le urmează pentru a-și sincroniza luminițele în mod spectaculos. Cercetările recente arată că licuricii masculi din mlaștinile din Carolina de Sud urmează reguli de interacțiune locală pentru a-și coordona spectacolele luminoase de împerechere. Aceste descoperiri au fost prezentate în cadrul unei întâlniri a Societății Americane de Fizică, desfășurată la Denver. (Un preprint este disponibil și pe biorxiv.) Studiul oferă perspective care ar putea ajuta la înțelegerea modului în care celulele corpului uman se sincronizează cu ritmul circadian intern sau cum neuronii acționează împreună în creier, și ar putea contribui la dezvoltarea dronelor care comunică prin flash-uri sincronizate.

Până în anii ’80, cercetările privind comportamentul colectiv al animalelor erau în mare parte domeniul biologilor observaționali. Totuși, un specialist în grafică computerizată, Craig Reynolds, a dezvoltat un model computațional bazat pe agenți numit „boids”, care a dominat studiile despre comportamentul colectiv de atunci încoace. În acest model, fiecare unitate individuală dintr-un roi este reprezentată printr-un punct care se mișcă în linie dreaptă cu o viteză constantă. Introducând câteva reguli simple privind interacțiunile între puncte, se va dezvolta un model de zbor în grup odată ce punctele devin suficient de dense. Alte seturi de reguli pot produce modele de roiuri, și așa mai departe.

Furnicile de foc sunt un exemplu clasic de comportament colectiv. Câteva furnici, distanțate considerabil, se comportă ca indivizi. Dar, dacă sunt suficiente și apropiate, acestea se comportă mai degrabă ca o unitate unică, manifestând proprietăți atât solide, cât și lichide. Pot fi turnate dintr-un ceainic ca și cum ar fi lichid, sau se pot lega între ele pentru a construi turnuri sau plute — o abilitate de supraviețuire utilă, de exemplu, când un uragan inundă Houston. De asemenea, sunt excelente în reglarea propriului flux de trafic, fiind rar să vezi aglomerație în traficul furnicilor.

Deși comportamentul de roi și de zbor în grup este omniprezent în natură, fiecare specie are particularități diferite în ceea ce privește mecanismele subiacente. În 2019, oamenii de știință au descoperit că stolurile de corbi negri își schimbă modelele de zbor în funcție de dacă se întorc la cuib sau se adună pentru a alunga prădătorii.

Bacteriile, cum ar fi E. Coli, pot de asemenea să manifeste comportament colectiv. De exemplu, sepiola hawaiană are un fel de lanternă încorporată pentru a naviga în apele întunecate nocturne, pentru a vâna pradă și pentru a se ascunde de prădători. Este vorba de un organ special pe partea inferioară, o cavitate convenabilă care găzduiește colonii de bacterii, Vibrio fischeri. Odată ce această colonie bacteriană atinge un prag critic, toate încep să lumineze, servind ca o sursă de lumină pentru sepiola — un fenomen cunoscut sub numele de „senzarea cvorumului”.

În ceea ce privește licuricii, știm deja destul de multe despre modul în care emit lumină. Cunoaștem enzima pe care o folosesc pentru a produce lumină (numită luciferază), precum și substanțele chimice folosite în reacția de generare a luminii. Cu toate acestea, roiurile de licurici demonstrează un nivel de control asupra momentului în care se luminează, și o fac numai în organe specializate, aspecte care continuă să fascineze comunitatea științifică.

Sursa: Ars Technica

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România