Ins Licht Blaualgen schaffen mit vereinten Kräften komplexe Strukturen

Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt, sind faszinierende Mikroorganismen. Sie bewegen sich zum Licht und nutzen es für die Fotosynthese. Fadenförmige Arten von Blaualgen bilden lange Zellketten. For­sche­r*in­nen um Stefan Karpitschka am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen haben nun entdeckt, dass diese Bakterien charakteristische Muster an beleuchteten Flächenrändern bilden (https://doi.org/10.1038/s41467-024-52936-9). Obwohl sich einzelne Fäden nur vor und zurück bewegen können, entstehen durch Interaktion komplexe Strukturen. In Experimenten mit verschiedenen Lichtmustern sammelten sich die Mikroorganismen am Rand heller Flächen. Bei Kreisen, Dreiecken oder Trapezen zeigten sich typische Anordnungen nahe der Lichtgrenze.Erstaunlicherweise können sich die Bakterien entlang komplizierter Kurven anordnen, trotz begrenzter Bewegungsmöglichkeiten. Dieses als Emergenz bezeichnete Phänomen lässt aus einfachem Verhalten einzelner Fäden eine komplexe Gesamtstruktur entstehen.Die Studienergebnisse sind nicht nur für die Grundlagenforschung relevant, sondern könnten auch zur Entwicklung neuartiger Materialien beitragen, etwa bei intelligenten Textilien. Das Verständnis solcher Selbstorganisationsprozesse ermöglicht vielleicht die Entwicklung innovativer Strukturen und Gewebe, die auf der Anordnung einzelner Fasern basieren: Natur als Vorbild für technische Innovationen.

Foto: MPI-DS