具柔性鞭毛钩的游动细胞的螺旋轨迹

细菌鞭毛钩的柔性被认为对微生物的运动有重大影响。利用刚性鞭毛与柔性钩的简化模型，我们表明在斯托克斯流中由单根鞭毛驱动的轴对称细胞体的路径通常是螺旋形的。我们给出了相平均阻力与迁移率张量以描述鞭毛流体动力学，并确立了一个保留平动与转动之间耦合的螺旋杆模型作为显著的渐近极限。在鞭毛马达扭矩与钩弯曲刚度超过由柔性钩自发曲率、细胞体形状及鞭毛几何所决定的临界比值时，鞭毛取向中的超临界 Hopf 分岔可对细胞在流体中的轨迹产生剧烈影响。尽管平衡钩角可导致轨迹螺旋节距的较大方差，我们利用与游动铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）细胞相关的参数，发现对轨迹螺旋幅度的预测非常一致。