變形蠕蟲斑點(diǎn)模型可以激發(fā)未來的機(jī)器人群

黑蟲(Lumbriculus variegatus)是雨蟲的遠(yuǎn)親，最長可達(dá)10厘米。它們生活在歐洲和北美的淺沼澤、池塘和沼澤中，以微生物和碎片為食。為了保護(hù)自己免受干旱的影響，黑蟲可以聚集成由幾個(gè)到數(shù)百個(gè)個(gè)體組成的糾纏的、變形的“團(tuán)塊”。就像成群的蜜蜂、成群的火蟻或成群的椋鳥一樣，黑蟲團(tuán)可以表現(xiàn)出“智能”的集體運(yùn)動。

現(xiàn)在，科學(xué)家們表明，只有在條件恰到好處的情況下，黑蟲團(tuán)中才能出現(xiàn)有效的集體運(yùn)動——尤其是當(dāng)個(gè)體黑蟲的活動和“黏性”之間存在平衡時(shí)。他們最近在《物理學(xué)前沿》雜志上以開放獲取方式發(fā)表了他們的結(jié)果。

“雖然 blob 中的單個(gè)蠕蟲必須相互粘連，但它們還需要能夠與外界接觸，以不斷從更廣泛的環(huán)境中接收信息，”第一作者、University of the University of BioFrontiers 研究所的博士后研究員 Chantal Nguyen 博士說。美國科羅拉多州博爾德市。

“這些相反的要求之間的最佳平衡是什么，這將使蠕蟲作為一個(gè)整體來感知和響應(yīng)環(huán)境的最佳水平?為了找到這種平衡，我們對真正的黑蟲進(jìn)行了一組實(shí)驗(yàn)，以創(chuàng)建一個(gè)逼真的蠕蟲斑點(diǎn)模型。”

找到合適的溫度

為什么蠕蟲斑點(diǎn)對研究很重要?究其原因，恰恰在于他們跨越多個(gè)層次的社會組織。

當(dāng)黑蟲像團(tuán)一樣移動時(shí)，它們之間的相互作用會產(chǎn)生意想不到的新特性。這種“涌現(xiàn)”特性是生物系統(tǒng)的一個(gè)特征，從蛋白質(zhì)到多細(xì)胞生物再到生態(tài)系統(tǒng)。因此，斑點(diǎn)不僅本身就令人著迷，而且還可以作為類似系統(tǒng)的模型，這些系統(tǒng)太小或太大而無法輕易觀察，例如細(xì)胞骨架、纖毛和鞭毛中的半柔性肌動蛋白絲.

“活性生物聚合物和肌動蛋白絲是所謂‘糾纏的活性物質(zhì)集合體’的很好例子，它們是機(jī)器人技術(shù)和材料科學(xué)的熱門話題，”合著者、佐治亞理工學(xué)院助理教授 M Saad Bhamla 博士說。 ，在美國亞特蘭大。

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