非局部模式形成中的追逐-逃跑与手性

追逐-逃跑动力学，即一种群体追逐另一种 fleeing 的行为，存在于自然界各种场景，从生态系统中的捕食者-猎物相互作用到发育过程中细胞集合运动。令人惊讶的是，在许多系统中，这些运动并非直线，而是‘逃跑者’从追逐者身后偏离一定角度。这种偏斜运动常表现出一致的左右非对称性，称为侧向化或手性。灵感来自斑鱼皮肤图案和逃生动物运动中的现象，我们探讨了手性如何塑造非局部（积分-微分）运动扩散模型中的图案形成。我们将此类模型扩展至允许以任意角度运动，揭示了丰富的行为图景。我们发现，手性可增强图案形成、抑制振荡，并引发全新的动力学结构，如追逐者和逃跑者的旋转脉冲。我们还发现，追逐-逃跑动力学可导致群体混合或分离。通过线性稳定性分析，我们识别了驱动这些效应的物理机制，同时也暴露了该理论在捕捉更复杂动力学方面的显著局限。我们的发现表明，手性在生态和细胞图案形成中可能发挥作用，不仅仅是破坏左右对称性。