Van spreeuwafwijkingen tot zelf-turbulente vloeistoffen, 'actieve systemen' omvatten een brede familie van fenomenen waarin individuele objecten zichzelf voortstuwen, waardoor ze intrigerend collectief gedrag kunnen vertonen. Op microscopische schalen, ze worden gevonden in groepen levende organismen die zich kronkelend voortbewegen, en zijn uitgelijnd met de zwaartekrachtvelden van de aarde vanwege hun bodemzware massaverdelingen. Door onderzoek gepubliceerd in EPJ E , Felix Rühle en Holger Stark van de Technische Universiteit van Berlijn vinden dat, afhankelijk van hun eigenschappen, deze objecten brengen samen het grootste deel van hun tijd door in een van de twee staten, waartussen intrigerend gedrag kan ontstaan.

De inzichten van het duo zouden de mysterieuze eigenschappen van sommige groepen micro-organismen kunnen helpen verklaren, waaronder dunne films van fytoplankton die soms in kustgebieden worden aangetroffen, en algen die 'dansende' klonten vormen. Ze ontdekten dat dit collectieve gedrag wordt bepaald door het vermogen van de zelfrijdende objecten om omhoog te zwemmen tegen de zwaartekracht in, en hun graden van bodemzwaarte. Voor lagere waarden van deze hoeveelheden, groepen zwemmers zinken naar de bodem van hun bak, net als inactieve stofkorrels; maar hogere waarden zullen in plaats daarvan bovenaan worden verzameld. Tussen deze staten, kleinere groepen zwemmers groeperen zich onderaan, die worden gevoed door pluimen van zinkende deeltjes. Ook, poreuze clusters van zwemmers kunnen zich vormen, waardoor individuele deeltjes kunnen ontsnappen.

Rühle en Stark deden hun ontdekkingen met behulp van computersimulaties waarbij ongeveer 900 bodemzware kronkels in een vloeistof waren betrokken. Door hun geavanceerde technieken, ze waren in staat om eventuele interacties tussen de zwemmers te verklaren, evenals de eigenschappen van de vloeistof zelf. De resultaten van het duo bieden nu fascinerende nieuwe inzichten in de eigenschappen van actieve systemen onder invloed van zwaartekracht, en zou biologen kunnen helpen om de rol van bepaalde micro-organismen in natuurlijke ecosystemen beter te begrijpen.