Исследователи обнаружили, что эмбрионы морских звезд, поднимаясь на поверхность, притягиваются друг к другу и спонтанно собираются в кристаллоподобную структуру. Подобная сборка может использоваться для проектирования роев роботов.

Ученые Массачусетского технологического института показали, что эмбрионы морских звезд спонтанно плавают вместе на поверхности, образуя большие удивительно организованные «живые кристаллы». Они колеблются и вращаются в течение относительно длительного периода времени, прежде чем раствориться по мере взросления зародышей.

Исследователи наблюдали, как плавают эмбрионы морских звезд. После оплодотворения они растут и делятся, образуя оболочку, из которой затем вырастают крошечные волоски или реснички, которые продвигают его по воде. В определенный момент реснички координируются, чтобы вращать эмбрион в определенном направлении или «хиральности».

Ученые заметили, что когда зародыши всплывают на поверхность, они продолжают вращаться навстречу друг другу. При этом реснички на поверхности эмбриона движутся таким образом, чтобы вращать его в определенном направлении и создавать с обеих сторон водовороты, которые притягивают другие частицы.

Исследователи отмечают, что после формирования кристаллической структуры она сохраняется в течение нескольких дней, и в это время по кристаллу начинают распространяться спонтанные волны. Эти пульсации — результат взаимодействия между отдельными эмбрионами, которые вращаются в противоположных направлениях, как сцепленные шестеренки. Авторы работы полагают, что тысячи отдельных вращений запускают более масштабное коллективное движение по всей структуре.

Ученые считают, что эта самособирающаяся, пульсирующая кристаллическая сборка может быть применена в качестве принципа проектирования, например, при создании роботов, которые движутся и функционируют коллективно.

Представьте себе создание роя мягких вращающихся роботов, которые могут взаимодействовать друг с другом, как эти эмбрионы. Их можно было бы спроектировать так, чтобы они самоорганизовались, чтобы плескаться и ползать по морю, выполняя полезную работу. Эти взаимодействия открывают новый диапазон интересной физики для изучения, – Никта Фахри, доцент кафедры физики Массачусетского технологического института и соавтор работы.