Des aberrations de l'étourneau aux fluides auto-turbulents, les « systèmes actifs » englobent une large famille de phénomènes dans lesquels des objets individuels se propulsent vers l'avant, leur permettant d'afficher des comportements collectifs intrigants. A l'échelle microscopique, ils se trouvent dans des groupes d'organismes vivants qui se déplacent en se tortillant, et sont alignés avec les champs gravitationnels de la Terre en raison de leurs distributions de masse lourdes au fond. Grâce à des recherches publiées dans EPJ E , Felix Rühle et Holger Stark de l'Université technique de Berlin constatent qu'en fonction de leurs propriétés, ces objets passent collectivement la plupart de leur temps dans l'un des deux états, entre lesquels des comportements intrigants peuvent émerger.

Les idées du duo pourraient aider à expliquer les propriétés mystérieuses de certains groupes de micro-organismes, y compris les films minces de phytoplancton que l'on trouve parfois dans les régions côtières, et les algues qui forment des touffes « dansantes ». Ils ont découvert que ces comportements collectifs sont déterminés par la capacité des objets automoteurs à nager vers le haut contre la force gravitationnelle, et leurs degrés de lourdeur du fond. Pour des valeurs inférieures de ces quantités, des groupes de nageurs vont couler au fond de leur bac tout comme des grains de poussière inactifs; mais des valeurs plus élevées seront plutôt collectées en haut. Entre ces états, de plus petits groupes de nageurs se regroupent en bas, qui sont alimentés par des panaches de particules descendantes. Aussi, des grappes poreuses de nageurs peuvent se former, qui permettent aux particules individuelles de s'échapper.

Rühle et Stark ont ​​fait leurs découvertes à l'aide de simulations informatiques impliquant environ 900 squirmers de fond dans un fluide. Grâce à leurs techniques avancées, ils ont pu rendre compte d'éventuelles interactions entre les nageurs, ainsi que les propriétés du fluide lui-même. Les résultats du duo offrent désormais de nouvelles perspectives fascinantes sur les propriétés des systèmes actifs sous l'influence de la gravité, et pourrait aider les biologistes à mieux comprendre les rôles de certains micro-organismes dans les écosystèmes naturels.