Dans le monde bactérien, comme dans le plus grand, la beauté peut être éphémère. Lorsque vous nagez ensemble avec juste ce qu'il faut de vigueur, des masses de cellules bactériennes produisent des tourbillons, modèles hypnotiques. Trop de vigueur, cependant, et ils descendent dans des turbulences chaotiques.

Une équipe de physiciens dirigée par Tyler Shendruk, membre de l'Université Rockefeller, a récemment détecté une signature mathématique révélatrice inscrite dans cette désintégration de l'ordre au chaos. Leur découverte, décrit le 16 mai dans Communication Nature , fournit le premier lien concret entre la turbulence dans un système biologique et dans le monde physique plus large, où il est surtout connu pour secouer les avions et les bateaux.

Un fluide qui se déplace

Dans les systèmes physiques, des turbulences apparaissent lorsque l'écoulement régulier d'un liquide ou d'un gaz est perturbé, produisant des tourbillons imprévisibles comme ceux de la fumée qui s'échappe, surf moussant, et un vol à vous faire tomber l'estomac. Essayez comme ils pourraient, les scientifiques ne peuvent toujours pas prédire avec précision comment la fumée, l'eau, air, ou toute autre substance se déplacera pendant les turbulences.

Quelque chose de similaire semble se produire dans certains systèmes biologiques. Récemment, les scientifiques ont découvert une dynamique de type turbulence émergeant de ce qu'ils appellent des fluides actifs, comme une masse dense de bactéries nageuses ou une collection de protéines génératrices de mouvement en suspension dans un liquide. Contrairement à une goutte d'eau, ces fluides actifs se déplacent par leur propre pouvoir. La turbulence biologique qu'ils génèrent diffère donc de manière significative du phénomène physique, et la relation entre ces deux types de turbulences reste controversée et mal comprise.

La récente découverte de Shendruk relie les deux en montrant qu'à mesure qu'elle émerge et se propage, la turbulence suit le même schéma dans les masses de bactéries nageant que dans l'air, l'eau, ou tout autre système physique.