Новая модель описывает результат невзаимных взаимодействий между нелинейными молекулами

Добавление нелинейности в невзаимную систему позволяет двум видам молекул изменять свою динамику. В результате в системе могут одновременно существовать как взаимодействия «бегства-преследования», так и фазовое разделение. Автор: MPI-DS, LMP

Асимметричные взаимодействия между различными видами молекул ранее уже демонстрировали способность приводить к самоорганизующимся паттернам и функциям. Если один вид А притягивается к B, но, в свою очередь, B отталкивается от A, возникает динамика «бегства-преследования».

Это распространённое явление, наблюдаемое в минималистичных моделях живой материи. В противоположность этому, если притяжение и отталкивание являются взаимными, система обычно приобретает более статичное состояние с разделёнными фазами — такое, как капли масла в воде.

Супрория Саха и Рамин Голестанян из отдела физики живой материи Института Макса Планка теперь расширили модель невзаимных взаимодействий. Они исследовали, что произойдёт с системой, если роли двух видов молекул не будут линейными. Их выводы опубликованы в журнале Nature Communications.

«Когда мы вводим нелинейность в систему, результирующее поведение становится динамичным и непредсказуемым, — объясняет Саха, первый автор исследования. — Это означает, что роли молекул А и B могут меняться, спонтанно обращая роли во взаимодействии «бегства-преследования» или также приобретая взаимное поведение. Нелинейности возникают в реальных системах в природе повсеместно, что приводит к более всеобъемлющей модели, описывающей живую материю».

Результатом таких нелинейных невзаимных взаимодействий является сосуществование динамики «бегства-преследования» и фазового разделения. Более того, поскольку роли двух видов могут динамически меняться, вся система становится хаотичной.

«В живых системах такие невзаимные взаимодействия скорее правило, чем исключение, — говорит Голестанян. — Следовательно, эта модель отражает универсальную динамику живых систем и таким образом помогает нам понять сложность того, как материя может самоорганизовываться и способствовать формированию жизни».

Больше информации: Suropriya Saha et al, Effervescence in a binary mixture with nonlinear non-reciprocal interactions, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61728-8

Источник: Max Planck Society