聚簇而胜：主动棒入侵柔性基底的形态动力学
软凝聚态物质
2021-01-12 v1
摘要
诸如细菌等运动细胞对柔软被动材料的定殖在生物学中十分常见。人们常观察到入侵细胞所形成的菌落呈现出复杂的图案，其形态与动力学可依赖于多种因素，尤其是基底的力学性质与单个细胞的运动能力。我们使用一个最小二维模型进行模拟，该模型中自驱动棒在由粒子构成的被动柔性介质中运动，这些粒子在从其平衡位置发生塑性位移之前提供弹性阻力。观察到主动（自驱动）粒子因运动诱导而产生的聚簇现象，对于理解定殖的形态动力学至关重要。聚簇使得运动菌落比其作为孤立粒子时扩散得更快。定殖速率随基底刚度呈非单调依赖关系，在非零的基底刚度值处存在明显极大值。这被观察到是由于聚簇形态发生了改变。由主动粒子创造的沟槽网络具有分形般的结构，其维数随基底刚度发生系统性变化，但对粒子活性的敏感度较低。沟槽面积的幂律增长指数小于1，这表明，为维持如此广泛的沟槽网络，菌落必须调节其整体增长率。
引用
@article{arxiv.2101.03386,
title = {Cluster and conquer: The morphodynamics of invasion of a compliant substrate by active rods},
author = {Mohammad Imaran and Mandar Inamdar and Ranganathan Prabhakar and Raghunath Chelakkot},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.03386},
year = {2021}
}
备注
6 pages, 3 figures, Supplementary Material