قطرة ماء تحتوي على ملح مذاب تجف على الطاولة. لا يترسب الملح في أي مكان: في البداية تظهر البلورات عند الحواف مكونة حلقة — وهي ظاهرة مألوفة لكل من رأى أثر قطرة جافة، مثل بقايا القهوة في قاع الكوب. ولكن ماذا يحدث إذا كانت في القطرة بكتيريا قادرة على السباحة بنشاط؟ الحركات العشوائية للكائنات الدقيقة يمكن أن تقلب الصورة المألوفة.
أخذ الباحثون الإشريكية القولونية — وهي بكتيريا متحركة معروفة — وأضافوها إلى محلول ملحي. في القطرات التي تحتوي على عدد قليل من البكتيريا، تجمعت تلك البكتيريا عند الحواف كما هو متوقع. ولكن عندما زاد تركيز البكتيريا، توزعت بالتساوي في القطرة. وكان سلوك الملح أكثر إثارة للاهتمام: بالإضافة إلى الحلقة على الأطراف، ظهرت بلورات في المركز، وكلما زاد عدد البكتيريا، زاد عدد هذه الجزر. وفي الوقت نفسه، استطالت البلورات الطرفية إلى أشكال متفرعة غريبة — تسمى ديندريتات.
لفهم الآلية، بنى العلماء نموذجًا رياضيًا يجمع بين ديناميكا الموائع للقطرة المتبخرة، وحركة البكتيريا، ونقل الملح. اتضح أنه في المرحلة المبكرة من التبخر، تسمح حركة البكتيريا لها بالسباحة عكس التيار الذي يحمل كل شيء نحو الحافة. تنجح البكتيريا في الوصول إلى المركز والاستقرار هناك. لاحقًا، عندما تنكمش القطرة، تصبح هذه الخلايا المستقرة نقاطًا يبدأ حولها الملح بالتبلور. هكذا تغيّر الحركة الحية للكائنات الدقيقة شكل البلورات غير الحية.
هذا العمل خطوة نحو التحكم في التبلور باستخدام الكائنات الحية. هذه القدرة ستكون مفيدة، على سبيل المثال، في استخراج النفط حيث تسد الأملاح مسام الصخور، أو في أجهزة الميكروفلويديك حيث تحتاج إلى ترسيب المواد بدقة. يمكن للبكتيريا السباحة أن تصبح ليس مجرد ركاب في القطرة، بل مشاركين نشطين في العملية.
تسبح الإشريكية القولونية بسرعة تصل إلى 30 ميكرومترًا في الثانية — وفي ساعة واحدة تقطع مسافة تعادل 10 أضعاف طول جسمها، وهو ما يعادل للإنسان سباحة 180 مترًا في الساعة.
فكرة الكائنات الحية التي تتحكم في نمو البلورات تذكرنا برواية كورت فونيجت «مهد القطة»، حيث شكل جليدي خيالي يُدعى «الجليد-تسعة» يغيّر خصائص المادة.