火蚁筏中的集体踏车运动促成持续的突起生长
软凝聚态物质
2021-01-01 v1 生物物理
摘要
凝聚活性物质因其能够在保持凝聚的同时变形并展现内部流动而具代表性。为助于理解此能力,我们研究火蚁(Solenopsis invicta)超有机体聚合筏中出现的指状突起的成因。尽管这些特征易被观察,但何种机制允许其反复发起、生长与消退并不直观。蚁筏由漂浮的、相互连接的蚂蚁结构网络构成,其上有一层自由活动的蚂蚁行走。我们在此表明,持续的形状演化由踏车运动实现,该运动定义为由于体结构蚂蚁位移进入活动层导致的筏持续收缩,与由于边缘处自由蚂蚁沉积进入结构网络导致的向外筏扩张之间的竞争。此外,我们发现突起因表面蚂蚁边缘沉积速率的不对称而出现,并提供有力证据表明这些不对称由于壁面积累效应和局部对齐相互作用随机发生。这些效应共同促成了火蚁用于功能性探索和逃离洪水环境的协作而自发形成的突起。蚁筏动力学反映了促成细胞骨架形态发生与运动的踏车运动,从而提供又一例证:凝聚活性物质的重塑可由自由组分输运解释,而其延续依赖于结构与自由成员间永续的相变。
引用
@article{arxiv.2012.15782,
title = {Collective treadmilling in fire ant rafts permits sustained protrusion growth},
author = {Robert J. Wagner and Kristen Such and Ethan Hobbs and Franck J. Vernerey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.15782},
year = {2021}
}
备注
25 total pages. 17 pages of text including materials and methods. 11 pages for just main manuscript. 5 figures and 5 supplemental figures. 9 SI videos that will be available with full publication