Lorsque deux andains se rencontrent, les chercheurs ont observé, le point d'intersection était exactement là où la nouvelle couche de cellules a commencé à se former. Les bactéries ont commencé à s'accumuler et ont créé une situation où la seule direction à prendre était vers le haut.

"Nous avons découvert que ces bactéries exploitent des points particuliers de l'alignement cellulaire où se créent des contraintes qui permettent à la colonie de construire de nouvelles couches cellulaires, l'un sur l'autre, " a déclaré Ricard Alert, chercheur postdoctoral au Princeton Center for Theoretical Science et l'un des co-premiers auteurs de l'étude. "Et c'est finalement ainsi que cette colonie réagit à la famine."

Les chercheurs appellent les points où les cellules de masse entrent en collision "défauts topologiques, " un terme qui fait référence aux mathématiques qui décrivent ces points singuliers. La topologie est la branche des mathématiques qui trouve des similitudes entre des objets tels que les tasses à thé et les beignets, car l'un peut être étiré ou déformé dans l'autre.

"Nous appelons ces points topologiques car si vous voulez vous débarrasser d'un seul de ces défauts, vous ne pouvez pas le faire par une transformation en douceur - vous ne pouvez pas simplement perturber l'alignement des cellules pour vous débarrasser de ce point où l'alignement est perdu, " Alert a déclaré. " La topologie concerne ce que vous pouvez et ne pouvez pas faire via des transformations douces en mathématiques. "

Les cellules bactériennes Myxo se comportent un peu comme des cristaux liquides, les fluides présents dans les écrans des smartphones, qui sont constitués de molécules en forme de bâtonnets. Contrairement aux cristaux liquides passifs, cependant, Les cannes Myxo sont vivantes et peuvent ramper. Les bactéries ont très probablement évolué pour tirer parti des facteurs passifs et actifs pour construire les organes de fructification, les chercheurs ont dit.

Katherine Copenhague, chercheur associé au Lewis-Sigler Institute, et co-premier auteur de l'étude, pris des vidéos des cellules au microscope et analysé les résultats. Elle a dit qu'au début, l'équipe n'était pas sûre de ce qu'elle regardait.

"Nous essayions d'étudier la formation de couches chez les bactéries pour découvrir comment ces cellules construisent ces gouttelettes, et nous venions de recevoir un nouveau microscope, j'ai donc mis un échantillon des bactéries d'un autre projet qui n'avait rien à voir avec la formation de couches sous le microscope et l'ai imagé pendant quelques heures, " a déclaré Copenhague. " La prochaine fois que notre groupe s'est réuni, J'ai dit 'J'ai cette vidéo, alors jetons-y un coup d'œil. Et nous avons été fascinés par ce que nous avons vu."

La combinaison de la formation en physique et en biologie parmi les chercheurs leur a permis de reconnaître de nouvelles connaissances théoriques sur la formation des couches verticales. "Cela en dit long sur la valeur de la culture collaborative à Princeton, " dit Ned Wingreen, le professeur Howard A. Prior en sciences de la vie, professeur de biologie moléculaire et de l'Institut Lewis-Sigler. "Nous discutons les uns avec les autres, partageons des idées folles et nous montrons des données intéressantes."

"Un moment dont je me souviens très bien, " Alert a dit, " regarde ces vidéos au tout début de ce projet et commence à réaliser, attendre, les couches se forment-elles exactement là où se trouvent les défauts topologiques ? Serait-ce vrai ?" Pour explorer les résultats, il a poursuivi les études en les confirmant par des calculs numériques et analytiques.

"La prise de conscience initiale qui est venue juste en regardant ces films, c'était un moment cool, " il a dit.