Som många kommer att minnas från skolvetenskapsklasser, bakterier som växer på fasta ytor bildar kolonier som lätt kan synas för blotta ögat. Var och en av dessa är ett komplext biologiskt system i sig; kolonier uppvisar kollektiva beteenden som indikerar ett slags ”social intelligens” och växer i fraktala mönster som kan likna snöflingor. Trots denna komplexitet, kolonitillväxt kan modelleras med hjälp av principerna för grundläggande fysik. Lautaro Vassallo och hans medarbetare i Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina har modellerat en sådan tillväxt med en ny metod där beteendet hos var och en av bakterierna simuleras separat. Detta arbete har nu publicerats i European Physical Journal B .

En bakteriekoloni växer från en enda cell, så alla bakterier är genetiskt liknande kloner i den ursprungliga cellen. Vassallo och hans team simulerade detta tillväxtmönster på datorer samtidigt som de varierade olika parametrar:"biologiska" sådana som celldelningshastigheten och tillgången på näringsämnen, liksom "fysiska" sådana som de mekaniska krafterna mellan angränsande celler. Deras resultat överensstämde mycket väl med mönster som har observerats experimentellt. I simuleringen, som i naturen, alla kolonier började som kompakta runda klumpar med de snöflingaliknande fraktalmönstren som växte fram i ett senare skede.

Forskarna använde en multi-fraktal analysteknik för att beskriva mönstren som produceras av en specifik typ av bakterierörelse:glidning. Det betyder att bakterierna inte rör sig oberoende utan driver varandra inom kolonin genom att dela och tävla om samma utrymme. Detta är bara en av minst sex väldefinierade typer av bakterierörelser, men det är särskilt viktigt eftersom kolonier använder det för att bilda ihållande och medicinskt utmanande biofilm. Vassallo och hans medarbetare förväntar sig att tillämpa sin teknik för att simulera andra rörelsetyper, dock, och till och med för att modellera kommunikation mellan bakterier inom en koloni.