En 1952, Alan Turing a publié une étude qui décrit mathématiquement comment des systèmes composés de nombreux organismes vivants peuvent former des ensembles riches et divers de modèles ordonnés. Il a proposé que cette « auto-organisation » résulte d'instabilités dans des systèmes non structurés, qui peuvent se former lorsque différentes espèces se bousculent pour l'espace et les ressources. Jusque là, cependant, les chercheurs ont eu du mal à reproduire les modèles de Turing dans des conditions de laboratoire, soulevant de sérieux doutes quant à son applicabilité. Dans une nouvelle étude publiée dans EPJ B , chercheurs dirigés par Malbor Asllani à l'Université de Limerick, Irlande, ont revisité la théorie de Turing pour prouver mathématiquement comment des instabilités peuvent se produire par des réactions simples, et dans des conditions environnementales très variées.

Les résultats de l'équipe pourraient aider les biologistes à mieux comprendre les origines de nombreuses structures ordonnées dans la nature, des taches et des rayures sur les pelages des animaux, aux grappes de végétation dans les milieux arides. Dans le modèle original de Turing, il a introduit deux espèces chimiques diffusantes à des points différents sur un anneau fermé de cellules. Au fur et à mesure de leur diffusion dans les cellules adjacentes, ces espèces « se faisaient concurrence » lorsqu'elles interagissaient; éventuellement s'organiser pour former des motifs. Cette formation de motif dépendait du fait que la symétrie au cours de ce processus pouvait être brisée à différents degrés, selon le rapport entre les vitesses de diffusion de chaque espèce; un mécanisme désormais nommé « instabilité de Turing ». Cependant, un inconvénient important du mécanisme de Turing était qu'il reposait sur l'hypothèse irréaliste que de nombreux produits chimiques se diffusent à des rythmes différents.

Par leurs calculs, L'équipe d'Asllani a montré que dans des anneaux de cellules suffisamment grands, où l'asymétrie de diffusion fait que les deux espèces se déplacent dans la même direction, les instabilités qui génèrent des modèles ordonnés se produiront toujours, même lorsque des produits chimiques concurrents diffusent à la même vitesse. Une fois formé, les motifs resteront soit stationnaires, ou se propagent régulièrement autour de l'anneau sous forme de vagues. Le résultat de l'équipe répond à l'une des principales préoccupations de Turing concernant sa propre théorie, et est un pas en avant important dans notre compréhension de la volonté innée des systèmes vivants de s'organiser.