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LA DANZA COORDINATA DEI MOSCERINI

Foto di uno schiame moscerini

Osservando uno sciame di moscerini si ha l'impressione che ognuno si muova in maniera casuale, attratto da un punto di riferimento come una pozzanghera o un lampione. Tuttavia l’apparenza inganna: dove sembra regnare un gran disordine, si nasconde invece una forte correlazione fra i movimenti.

Irene Giardina del dipartimento di Fisica della Sapienza, insieme al gruppo CoBBS (Collective Behaviour in Biological Systems) guidato da Andrea Cavagna dell’Istituto Sistemi Complessi (Isc-Cnr), nel recente studio pubblicato su Nature Physics, spiega come i dati sperimentali, raccolti dall’analisi delle traiettorie dei moscerini, raccontino tutta un'altra verità, mostrando quindi l’utilità di un approccio di fisica statistica per la comprensione dei fenomeni collettivi in biologia.

I ricercatori, dopo aver acquisito delle sequenze di immagini stereoscopiche dei percorsi dei singoli moscerini e dopo averle convertite in traiettorie 3D, tramite un software di tracking opportunamente sviluppato, hanno svolto su di esse un’analisi statistica.
Il team, ha così osservato le correlazioni spazio-temporali tra le velocità di movimento dei moscerini: cioè ha calcolato quantitativamente l’influenza di un singolo individuo del “gruppo” sul comportamento di un altro individuo dello stesso gruppo, a un certo tempo e in una certa posizione.
Attraverso l’analisi statistica si comprende, sia quanto sono grandi le regioni all’interno di uno sciame in cui i moscerini si comportano in maniera coordinata, sia come le relazioni di mutua influenza tra i moscerini vanno a decadere nel tempo.
Tale tempo di decadimento cambia in ogni sciame analizzato e, come hanno mostrato i ricercatori, sciami con regioni coordinate più grandi hanno tempi di decadimento più lunghi.
Inoltre è stato osservato che, al netto di questo fenomeno, le correlazioni spazio-temporali di tutti gli sciami hanno lo stesso andamento, dunque obbediscono a “leggi di scala“, una proprietà fondamentale per potere descrivere tutti gli sciami in maniera universale e modellizzare i comportamenti dei gruppi.

 “Lo studio – spiega Irene Giardina -  rappresenta un importante passo nell'applicazione di metodi della fisica statistica anche a sistemi biologici e inoltre fornisce solidi risultati sperimentali con cui qualsiasi teoria futura degli sciami e dei movimenti collettivi in materia attiva dovrà confrontarsi”.

ll gruppo CoBBS è un gruppo congiunto dell'Istituto dei Sistemi Complessi del CNR (UOS Sapienza) e del Dipartimento di Fisica. Il CoBBS studia fenomeni di 'flocking' e 'swarming' partendo da esperimenti sui sistemi reali e sviluppando teorie e modelli basate sui dati. (http://www.cobbs.it/)