受控流动条件下细菌种群扩张的有限尺寸效应
生物物理
2016-08-30 v1
摘要
生物物种在自然环境中的扩张通常被描述为个体空间扩散和生长的综合效应。在水生生态系统中，水流输运作为一种额外的、由平流引起的扩散因素，也可能极其重要。目前缺乏在受控流动生境中对活体生物的生物锋面进行可重复的实验研究。因此，尚不清楚关于化学反应平流-反应-扩散锋面的现有理论和实验知识是否以及在多大程度上也适用于生物种群的扩张。我们设计并组装了一个专用的微流控装置，以控制和量化大肠杆菌（）种群在顺流和逆流条件下的扩张，测量了在不同外加流速下的锋面速度。与自催化反应的情况不同，我们测量到，几乎无论逆流速度如何，锋面速度都保持在一个恒定的正值。一个包含有限尺寸硬球上生长、扩散和漂移的简单模型可以解释这一发现，将其归因于细菌的有限体积效应。这表明，基于忽略生物体有限尺寸的 Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piscounov 方程（FKPP）的模型，可能无法准确描述细菌空间生长动力学的物理过程。
引用
@article{arxiv.1608.07959,
title = {Finite-size effects on bacterial population expansion under controlled fow conditions},
author = {Francesca Tesser and Jos C. H. Zeegers and Herman J. H. Clercx and Luc Brunsveld and Federico Toschi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.07959},
year = {2016}
}