Sono le caratteristiche necessarie per mantenere unito il gruppo. Lo evidenzia un nuovo studio sul comportamento collettivo di un sistema biologico, come gli sciami di insetti, pubblicato sulla rivista Nature Physics dal Cnr-Isc e dal Dipartimento di fisica dellāUniversitĆ āSapienzaā di Roma.
ROMA – Sciami di moscerini e stormi di uccelli sono esempi comuni di comportamenti collettivi biologici. Sebbene gli organismi che compongono tali gruppi siano molto diversi a livello individuale, spesso i comportamenti dei gruppi hanno caratteristiche simili a livello globale. Per esempio, gli sciami di moscerini, che osserviamo nei parchi, ci appaiono tutti uguali, ma in realtĆ sono spesso sciami di specie diverse. Sembrerebbe dunque che, nonostante le specificitĆ degli individui che ne fanno parte, solo alcuni ingredienti determinano le proprietĆ collettive di un gruppo.
Uno studio, pubblicato su Nature Physics dal gruppo CoBBS – Collective Behavior in Biological Systems – composto da ricercatori dell’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc) e del Dipartimento di fisica dellāUniversitĆ āSapienzaā di Roma, identifica tali ingredienti grazie ad un approccio teorico mutuato dalla fisica dei sistemi complessi interagenti, permettendo di caratterizzare per la prima volta il comportamento collettivo di un sistema biologico.
āGli sciami sono sistemi solo apparentemente disordinati e caotici; in realtĆ , al loro interno, gli insetti si comportano in modo altamente coordinato e fortemente correlato. Alla base di questa coordinazione vi ĆØ un meccanismo imitativo: ogni moscerino tende a voler imitare il comportamento dei propri viciniā, spiega Stefania Melillo, ricercatrice Cnr-Isc e afferente al gruppo CoBBS. āSotto questo punto di vista, sciami di insetti e sistemi fisici come i magneti sembrano estremamente simili: in ambedue i casi gli agenti – atomi o animali che siano – provano ad allinearsi gli uni agli altri. Nei magneti questo allineamento permette di generare un campo magnetico stabile, nel caso degli animali invece lāallineamento permette al gruppo intero di coordinarsi anche a grandi distanzeā.
Nel nuovo studio, i ricercatori del gruppo CoBBS introducono un modello che combina la capacitĆ degli insetti di allineare la loro velocitĆ a due nuovi ingredienti che derivano da osservazioni sperimentali precedentemente condotte.
āIl primo ingrediente, il piĆ¹ intuitivo e ovvio, ĆØ lāabilitĆ degli individui di muoversi nello spazio, che in fisica ĆØ chiamata āattivitĆ ā; al contrario dei ferromagneti, gli insetti non sono fermi su un reticolo ma sono liberi di muoversi spinti dalla loro velocitĆ ā, afferma Mattia Scandolo del Dipartimento di Fisica, UniversitĆ Sapienza di Roma. āIl secondo ingrediente ĆØ invece quella che viene detta āinerzia comportamentaleā: questa rappresenta la resistenza degli insetti nel modificare il loro comportamento, una sorta di āpigriziaā che porta i singoli moscerini a non allinearsi istantaneamente al comportamento dei viciniā.
Lo studio rivela che la combinazione di questi due ingredienti aggiuntivi, attivitĆ e inerzia, spiega in modo accurato la dinamica dei comportamenti collettivi che emergono negli sciami di moscerini, indipendentemente dalla specie in questione, facendo chiarezza sui meccanismi messi in atto.
Lāinnovazione della ricerca, tuttavia, sta non solo nei risultati, ma anche nel metodo usato. Ć infatti la prima volta che un approccio mutuato dalla fisica dei sistemi interagenti predice i comportamenti collettivi di un sistema biologico con tale accuratezza.Ā Ā āLāidea di fondo di questo approccio, noto come āgruppo di rinormalizzazioneā, ĆØ simile a quanto accade nellāocchio umano, che vede i dettagli di un oggetto sfocarsi man mano che questo si allontana; cosƬ nellāambito della fisica teorica ĆØ possibile āsfocareā i dettagli di un sistema fisico, permettendo, al contempo, di apprezzare appieno le caratteristiche collettive su scala macroscopicaā, prosegue Scandolo.
Il successo nellāapplicazione di uno strumento cosƬ sofisticato, come il āgruppo di rinormalizzazioneā, suggerisce come, anche nei sistemi biologici, un ruolo decisivo puĆ² essere giocato dallāāuniversalitĆ ā. āQualsiasi sistema che condivide con gli sciami di insetti le stesse caratteristiche generali esibirĆ comportamenti simili a quelli ora studiatiā, conclude Melillo. āNon ĆØ stato, infatti, necessario un modello che descrivesse le interazioni biologiche tra gli insetti nel minimo dettaglio, ma ĆØ bastato individuare i pochi ingredienti fondamentali per comprendere i comportamenti collettivi negli sciami di insettiā.
FONTE: Ufficio Stampa CNR.