瘧疾是由單細胞寄生蟲引發的，單細胞寄生蟲在傳播給人類之前，這些寄生蟲在蚊子的唾液腺中大量積累。那裡有限的空間使他們無法實際移動，除非透過適當的實驗準備來解除這一限制。在這些實驗中，海德堡大學的研究人員將病原體設定為運動狀態，並使用尖端的影象處理方法分析了獲得的影象資料。資料顯示，集體移動的病原體形成漩渦系統，主要由物理原理決定。特殊的計算機模擬有助於識別這些旋轉運動背後的機制。

生物體的集體運動是自然界常見的現象。例如，昆蟲和魚類往往成群移動。通常，集體運動也發生在細胞水平上，例如當癌細胞從腫瘤或細菌形成生物膜時。許多個人的合作可能會產生所謂的緊急行為——否則這種形式的新特徵不會存在。教授解釋說，在物理學中，集體性創造了相變、超導性和磁性等重要過程。海德堡大學理論物理研究所“複雜生物系統物理學”工作組負責人Ulrich Schwarz博士。與教授一起進行一項跨學科研究。Friedrich Frischknecht博士（瘧疾研究）和教授Karl Rohr博士（生物醫學影象分析）表明，瘧疾的病原體瘧原蟲也可能發生集體運動。

單細胞生物透過蚊子叮咬注射到面板中，首先在肝臟中發育，然後在血液中發育。由於瘧原蟲在大多數階段都充當單個細胞，到目前為止，其集體性質幾乎沒有研究。在蚊子的唾液腺中，寄生蟲呈長而彎曲的形狀，類似於新月，被稱為孢子座。一旦孢子被蚊子注射到面板中，單個寄生蟲就開始迅速向血管移動。這是感染的關鍵階段，因為只有當病原體到達血液時，它才會成功，”教授強調。弗裡施克內西特。

Friedrich Frischknecht和他的團隊在海德堡大學醫院傳染病中心的研究中發現，受感染唾液腺中的寄生蟲可以集體動員起來。為此，從蚊子中解剖唾液腺，並小心地壓在兩個小玻璃板之間。研究人員驚訝地發現，新月形細胞在新制劑中形成旋轉渦旋。它們讓人想起細菌或魚類的集體運動，儘管它們的不同之處在於它們總是朝著同一個方向旋轉。因此，寄生蟲渦旋具有手性，同樣出乎意料的是，大小會波動。根據教授的說法Frischknecht，這些振盪表明了緊急特徵，因為它們只能在移動細胞的集合中實現，並在較大的渦旋中變得更強。

為了更準確地理解這些現象，對實驗資料進行了定量分析。海德堡大學BioQuant中心生物醫學計算機視覺小組組長Ulrich Schwarz和Karl Rohr的小組為此使用了尖端的影象處理方法。他們能夠在旋轉渦旋中跟蹤單個寄生蟲，並測量它們的速度和曲率。使用所謂的基於代理的計算機模擬，可以精確地確定那些可以解釋實驗觀測各個方面的定律。主動運動、細胞彎曲形狀和手性與機械柔韌性的相互作用足以解釋寄生蟲渦旋中的排序和振盪現象。科學家觀察到的振盪是因為單個病原體的運動轉化為儲存在漩渦中的彈效能量。物理學家Ulrich Schwarz說，我們的新模型系統為更好地瞭解具有彈性性質的集體的物理學提供了機會，並可能使它們可用於未來的技術應用。

下一步，研究人員將確切地研究運動的啁啾聲是如何發生的。孢子體的結構表明，在基因突變實驗中可以研究不同的可能性。初步的計算機模擬已經表明，左右轉的寄生蟲會迅速分離併產生單獨的漩渦系統。更好地瞭解潛在的分子機制可以開闢新的途徑，在每次瘧疾感染開始時擾亂孢子蟲的運動。感染學家弗里德里希·弗裡施克內西解釋說，無論如何，我們的研究表明，病原體的力學發揮著極其重要和迄今為止被忽視的作用——這一發現也為醫療干預開闢了新的視角。