Если рассыпать семена как попало, всходы переплетутся в хаос. Но если разложить их ровными рядами, поле заколосится стройно. Похожий принцип работает и с бактериями. Колонии из вытянутых клеток обычно бурлят беспорядочными потоками, но учёные нашли способ задать им порядок с самого начала.
Споры бактерий Bacillus subtilis выложили на поверхность с помощью капиллярной сборки — метода, позволяющего разместить каждую спору в нужной точке и с нужным направлением. Когда споры проросли и выросли в цепочки клеток, оказалось: если исходные направления были параллельны, плёнка получалась упорядоченной на миллиметры. А если споры лежали вразнобой — возникал хаос.
Дальше — интереснее. Упорядоченная плёнка при дальнейшем росте изгибалась синхронно, как единое полотно. Учёные описали это поведение моделью, отталкиваясь от механических свойств отдельных нитей. А затем использовали порядок, чтобы создать плёнки с локальной оптической анизотропией — то есть участки, по-разному преломляющие свет. Такие материалы могут пригодиться для живых дисплеев или датчиков.
Так начальные условия — как разложены споры — определяют судьбу всей колонии. Это не только новый инструмент для биологов, но и шаг к программируемым живым материалам.
Споры Bacillus subtilis способны выдерживать кипячение и оставаться жизнеспособными десятилетиями, а при благоприятных условиях прорастают за минуты.
Идея выращивать упорядоченные структуры из микроорганизмов перекликается с «живыми» технологиями в романе «Дюна», где песчаные форели формируют материал по заданному образцу.