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变形蠕虫斑点模型可以激发未来的机器人群

黑虫(Lumbriculus variegatus)是雨虫的远亲,最长可达10厘米。它们生活在欧洲和北美的浅沼泽、池塘和沼泽中,以微生物和碎片为食。为了保护自己免受干旱的影响,黑虫可以聚集成由几个到数百个个体组成的纠缠的、变形的“团块”。就像成群的蜜蜂、成群的火蚁或成群的椋鸟一样,黑虫团可以表现出“智能”的集体运动。

现在,科学家们表明,只有在条件恰到好处的情况下,黑虫团中才能出现有效的集体运动——尤其是当个体黑虫的活动和“黏性”之间存在平衡时。他们最近在《物理学前沿》杂志上以开放获取方式发表了他们的结果。

“虽然 blob 中的单个蠕虫必须相互粘连,但它们还需要能够与外界接触,以不断从更广泛的环境中接收信息,”第一作者、University of the University of BioFrontiers 研究所的博士后研究员 Chantal Nguyen 博士说。美国科罗拉多州博尔德市。

“这些相反的要求之间的最佳平衡是什么,这将使蠕虫作为一个整体来感知和响应环境的最佳水平?为了找到这种平衡,我们对真正的黑虫进行了一组实验,以创建一个逼真的蠕虫斑点模型。”

找到合适的温度

为什么蠕虫斑点对研究很重要?究其原因,恰恰在于他们跨越多个层次的社会组织。

当黑虫像团一样移动时,它们之间的相互作用会产生意想不到的新特性。这种“涌现”特性是生物系统的一个特征,从蛋白质到多细胞生物再到生态系统。因此,斑点不仅本身就令人着迷,而且还可以作为类似系统的模型,这些系统太小或太大而无法轻易观察,例如细胞骨架、纤毛和鞭毛中的半柔性肌动蛋白丝.

“活性生物聚合物和肌动蛋白丝是所谓‘纠缠的活性物质集合体’的很好例子,它们是机器人技术和材料科学的热门话题,”合著者、佐治亚理工学院助理教授 M Saad Bhamla 博士说。 ,在美国亚特兰大。

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