В тонкой стеклянной камере с водой кипит жизнь: миллионы крошечных бактерий Thiovulum sp. ST, только что выделенных из природного источника, начинают двигаться как единый организм. Сначала они равномерно распределены по камере, но уже через несколько минут вода приходит в движение — возникают крупные завихрения, похожие на те, что мы видим в кастрюле с нагревающимся супом.
Каждая бактерия — крошечный пловец с собственным «мотором» (жгутиком). Она чувствует, где больше кислорода, и плывёт туда — это называется хемотаксис. Одновременно бактерия тяжелее воды и стремится осесть на дно — это гравитаксис. Когда миллионы таких пловцов собираются вместе, их индивидуальные движения складываются в мощный коллективный поток. Верхние слои, где кислорода больше, притягивают бактерий снизу; те, в свою очередь, увлекают за собой воду, и в камере закручиваются конвективные ячейки, как в кипящем бульоне.
Эти потоки не просто красивы — они помогают колонии выживать. Перемешивая воду, бактерии подтягивают к себе новые порции кислорода и питательных веществ, а также избавляются от отходов. Получается самоподдерживающаяся система: движение создаёт условия для жизни, а жизнь поддерживает движение. Видео этой работы получило награду на конкурсе научных видеороликов Американского физического общества в 2025 году.
Бактерии Thiovulum — одни из самых быстрых пловцов среди микробов: за секунду они могут проплыть расстояние, в десятки раз превышающее их собственную длину. Если бы человек плавал с такой же относительной скоростью, он бы пересекал олимпийский бассейн за пару секунд.
Коллективное движение микробов, создающее видимые потоки, напоминает сюжеты фантастики о разумных роях или «жидкой жизни» — например, в романе Станислава Лема «Солярис» океан ведёт себя как единый организм, хотя состоит из бесчисленных элементов.