活性向列自混合动力学是否有助于生长中细菌菌落维持局部遗传多样性？

近期研究表明，细胞堆积——无论是真核细胞组织还是生长或 swarm 的细菌菌落——通常都可被理解为活性向列流体。保体积极性向列模型系统的关键性质是由运动拓扑缺陷表征的混沌自混合。然而，对于由生长而非运动驱动的活性向列，关于混合与缺陷运动所知甚少。混合可能通过抵消空间隔离为单克隆扇区的趋势来影响细菌菌落的演化结果，这种隔离降低了局部遗传多样性，并将亚群间的竞争限制于相邻扇区边界。为检验生长驱动的活性向列物理是否会影响这一遗传去混合过程，我们进行了具有不同长径比的、生长、分裂且发生立体排斥的杆状细菌的基于个体模拟，并利用软物质物理与群体遗传学的工具分析菌落形态。我们发现，尽管生长驱动活性向列中存在可测量的缺陷自推进，径向膨胀流阻止了混沌混合。即便如此，在生物学相关的细胞长径比下，与生长中的各向同性圆形细胞菌落相比，杆状细胞生长中活性向列的自混合更为有效。这表明活性向列动力学可能具有演化后果。