微小的凝胶状水滴在水中完美地旋转——它们的运动激起一股吸引邻居的力量。当足够多的它们聚集在一起时，这种同步的舞蹈将它们排列成精确的六边形，有序的，重复的模式，就像碳原子组成一个石墨烯晶体结构。

但这些不是原子或任何类型的仅受物理力控制的无生命物质——它们是有生命的、自我移动的胚胎海星

旋转的海星胚胎聚集成一个活水晶。

"我们知道我们有许多材料的晶体，但我们从来没有真正将晶体的形成与实际上是活的成分联系起来，"麻省理工学院物理学家Nikta Fakhri告诉《自然》。

"这是一个绝对了不起的现象，以前从来没有报道过。"

Fakhri、麻省理工学院物理学家Tzer Han Tan及其同事研究的是活性物质--在这些系统中，每个单独的组件（如鸟群中的一只鸟，或水滴中的一个细胞）都使用能量来移动，使整个群体与周围环境失去平衡。

像普通物质一样，这些系统也可以有令人惊讶的、突发的特性。海星的 "晶体 "也不例外。

每个胚胎利用其头发状的纤毛以左手方向旋转自己。当足够多的个体聚集在水面上时，自发的涟漪开始流经它们所形成的结构。

它们是非常大规模的波浪，和晶体本身一样大，Fakhri解释说。

用箭头和颜色编码指示每个胚胎方向的波纹模型。

"我们可以看到这个晶体在很长一段时间内旋转和抖动，这绝对是出乎意料的，"麻省理工学院的理论生物物理学家和研究作者亚历山大-米特克说。

"你会期望这些涟漪迅速消失，因为水是粘性的，会抑制这些振荡。这告诉我们该系统有某种奇怪的弹性行为。"

研究人员对胚胎的运动进行了建模，看看它们的旋转如何将水拉向自己。这反过来又将它们旋转的邻居也拉向它们，形成一种相互吸引的力量。

但是，最终流向下方的水，也产生了另一个在系统内没有相互作用的水平力。这导致整个晶体结构也在旋转。

整体旋转和波浪都展示了奇异弹性的物理学特征。这很奇怪，因为根据经典的物理学定律，简单地使一个孤立的固体物体变形，如漂浮在水中的晶体，在特定的情况下，不应该通过环境的力量。

然而，如果一个物体由活性成分组成，这种形状的整体变形可能具有一些有趣的机械特性。

至少，这就是理论。在现实中，这仍然是一个正在探索的物理学领域。

自然界中出现了一些耐人寻味的可能性。以前在藻类中也观察到过类似的现象。

旋转的晶体状结构在大约30小时后消失。

一旦小海星形成了漂浮的活体晶体结构，它就会在胚胎的发育过程中把自己固定在一起好几天，直到它们的变化足以打碎这种模式。

更好地了解这些生命的物理特性可以帮助我们开发新技术。

法赫里说："想象一下，建立一个柔软的、旋转的机器人群，它们可以像这些胚胎一样相互作用，"。

"它们可以被设计成自我组织，在海中荡漾和爬行，做有用的工作。这些互动开辟了一个新的有趣的物理学探索范围。"

至于为什么小海星是星系--是的，海星有最完美的集体名词！？- 当它们聚集时形成的晶体结构，目前是一个谜。

然而，这种活的晶体现象不太可能在野外自然发生，因为海星胚胎通常不会在水面上游荡。

这项研究发表在《自然》杂志上。