载货自驱动粒子的趋化性
软凝聚态物质
2021-05-26 v1 统计力学
生物物理
摘要
具有自驱特征的自驱动粒子被视为生命系统中运动性的最简模型。自驱动粒子在低活性区域的聚集使人普遍相信趋化性需要额外特征以及至少最低限度的信息处理与运动控制能力。我们表明，若自驱动粒子对与之结合的被动物体或货物做功，则自驱动粒子会表现出趋化性并移向更高活性区域。这种协同趋化性的起源是：当自驱动粒子与负载结合时，其对活性梯度的探索会在负载上产生指向更高活性方向的平均超额力。利用极简理论模型，我们抓住了这些主动-被动二聚体的最相关特征，尤其预测了反趋化与趋化行为之间的交叉。此外我们表明，仅将主动粒子连接成链，就足以随链长增加获得从反趋化到趋化的交叉。此类主动复合物能够沿活性梯度(如由燃料梯度提供的梯度)上行，并聚集于燃料浓度最大处。所观察到的转变对于原初生命形式具有重要意义，使其即便在没有任何感觉运动装置支持的情况下也能定位营养源。
引用
@article{arxiv.2009.09060,
title = {Chemotaxis of cargo-carrying self-propelled particles},
author = {Hidde D. Vuijk and Holger Merlitz and Michael Lang and Abhinav Sharma and Jens-Uwe Sommer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.09060},
year = {2021}
}