变形运动利用活性液滴的形状耦合分岔增强弹道运动
软凝聚态物质
2024-02-07 v1 生物物理
摘要
生物体的基本功能之一是通过身体变形进行自发迁移，如爬行、游泳和行走。根据物体的大小，有效的迁移模式应该改变，因为作用于物体的惯性力和摩擦力的贡献会切换。尽管表征活性物质的自推进运动已被广泛研究，但活细胞如何利用自推进的模式切换仍然难以捉摸。在这里，我们研究了自由生活的变形虫——大变形虫（Amoeba proteus）在饥饿期和营养期的变形运动迁移动力学，分别以动态和静态状态为特征。对细胞形状和迁移速度的傅里叶模式分析提取了两种特征迁移模式，这使得变形虫-游泳者式的随机运动和活性液滴式的弹道运动共存。虽然变形虫-游泳者模式主导随机运动，但活性液滴模式对迁移强度有不可忽略的贡献。通过采用活性液滴的对称性论证，我们发现由于细胞形状的对称性破缺导致的迁移速度的超临界叉形分岔代表了从静止状态到随机运动和弹道运动的切换方式。我们的结果表明，亚毫米大小的大变形虫同时利用表面波驱动的变形游泳者的形状振荡迁移和基于对流的质量传递（称为起泡），类似于厘米大小的活性液滴，以优化运动效率。
引用
@article{arxiv.2402.03759,
title = {Amoeboid movement utilizes the shape coupled bifurcation of an active droplet to boost ballistic motion},
author = {H. Ebata and Y. Nishigami and H. Fujiwara and S. Kidoaki and M. Ichikawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.03759},
year = {2024}
}