运动细菌中无细致平衡的扩散输运：微生物学需要统计物理吗？
统计力学
2012-09-06 v1 软凝聚态物质
生物物理
细胞行为
摘要
微生物学是研究微生物（尤其是细菌）的科学。许多细菌具有运动性：它们能够自我推进。其中，有一大类细菌执行所谓的“运行 - 翻滚”运动：它们沿相当直的路径行进一定距离，然后突然改变方向，再重复该过程。这种动力学与布朗运动有共同之处（在大尺度上是扩散的），但也存在对比。具体而言，运行速度和翻滚率等运动参数依赖于局部环境，因此可能在空间上变化。当发生这种情况时，即使达到稳态，该状态通常也不具有时间反演不变性：在热平衡系统中恢复微观时间反演对称性的细致平衡原理，在运动细菌的介观尺度上是缺失的。这种细致平衡的缺失（由驱动运动的化学能通量所允许）为粗心的建模者设置了陷阱。在此，我回顾了一些关于细菌运动性的统计力学模型，将其作为探索无细致平衡扩散的范例。我还讨论了统计物理在理解真实或潜在微生物实验中的有用程度。
引用
@article{arxiv.1208.3957,
title = {Diffusive transport without detailed balance in motile bacteria: Does microbiology need statistical physics?},
author = {M. E. Cates},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.3957},
year = {2012}
}