马赛克纤毛组织的流体力学

在从两栖动物皮肤到人类气道等多种组织中，推进流体的纤毛成群分布于稀疏分布的多纤毛细胞（MCCs）中。我们研究这种“马赛克”构型中的流体输运，重点考察可能促成其进化选择的权衡。对蛙 $Xenopus~laevis$ 胚胎中 MCCs 的活体成像显示，纤毛束表现为主动涡旋，产生可由施加于流体的局部力准确表示的流场。一个将纤毛束与环境流自洽耦合的粗粒化模型揭示，MCCs 间的水动力学相互作用限制了其做功速率，因此当系统尺寸远大于单个 MCC 时，它们在低面积覆盖率下最能剪切组织，这一结果反映了其他稀疏分布（如细胞受体与叶片气孔）中的发现。