La séparation de phase arrêtée chez les bactéries en reproduction crée une voie générique vers la formation de motifs

Nous présentons un mécanisme générique par lequel les microorganismes en reproduction, dont la diffusivité dépend de la densité locale de la population, peuvent former des motifs stables. Par exemple, il est connu qu'une diminution de la motilité bactérienne avec la densité peut favoriser la séparation en phases de masse de deux densités coexistantes ; cela est opposé par la loi logistique de naissance et de mort qui permet seulement à une seule densité uniforme d'être stable. Le résultat de cette compétition est une séparation de phase hors d'équilibre arrêtée dans laquelle des gouttes ou des anneaux denses deviennent séparés par des régions moins denses, avec une échelle de longueur d'état stationnaire caractéristique. La division cellulaire prédomine dans les régions diluées et la mort cellulaire dans les régions denses, avec un flux continu entre celles-ci soutenu par le gradient de diffusivité. Nous formulons un modèle mathématique de cela dans un cas impliquant des bactéries à course et roulis et faisons des connexions avec une classe plus large de mécanismes pour la motilité dépendante de la densité. Aucune chimiotaxie n'est supposée dans le modèle, pourtant il prédit la formation de motifs remarquablement similaires à certains de ceux censés résulter d'un comportement chimiotactique.