磁场下海洋磁球菌的依赖环境游动策略
软凝聚态物质
2016-03-03 v1 统计力学
流体动力学
摘要
趋磁细菌（Magnetotactic bacteria, MTB）是迷人的微生物，其具有内禀生物矿化纳米磁体，赋予它们沿地球磁场定向的能力。该特性可能与在水生环境中沿上下方向寻找有氧-无氧界面的进化优势有关。迄今为止，MTB的磁场响应（称为趋磁行为）已很好地由顺磁模型描述，其中细菌根据磁力矩与取向布朗噪声竞争的纯物理机制被动沿磁场线定向。在此，我们利用海洋磁球菌（Magnetococcus marinus）MC-1株作为MTB模型证明，趋磁行为表现出受不同类型环境条件影响的更复杂行为。事实上，虽然在生长培养基中游动的MC-1基本上遵循顺磁范式，但在缺乏能源的培养基中它们表现出跑动-翻滚动力学。发现翻滚事件提供各向同性重定向能力，导致细胞逃离其规定的磁场方向。该行为对细胞跨磁场线探索环境的能力有重大影响，并代表了一种替代沿磁场强加轨迹来回运动的搜索策略。此外，我们表明除化学条件外，空间/几何约束也能通过遭遇障碍物触发翻滚事件。总体而言，物理化学环境条件似乎是涉及MTB游动特性的重要参数。依赖环境条件，跑动-翻滚迁移性可能在寻找营养或生态位方面提供优势，作为经典趋磁行为的补充。
引用
@article{arxiv.1603.00490,
title = {Environment-dependent swimming strategy of Magnetococcus marinus under magnetic field},
author = {Nicolas Waisbord and Christopher Lefèvre and Lydéric Bocquet and Christophe Ybert and Cécile Cottin-Bizonne},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.00490},
year = {2016}
}