个体粒子持久性抵消全球有序性：来自自伴生物学性队形粒子群体的研究
生物物理
2025-02-12 v1 统计力学
元胞自动机与格子气
斑图形成与孤子
摘要
从个体向集体运动的转变在许多生物过程中发挥重要作用。虽然不同类型粒子-粒子相互作用对特定集体运动模式的出现影响已被充分研究，但特定个体迁徙模式如何影响集体运动尚不清楚。本文以鼻腔细菌 Myxococcus xanthus 为灵感，探讨个体迁徙模式与粒子-粒子相互作用对集体迁徙出现的综合影响。我们分析了个体迁徙模式特征——持久性——对从个体间相互作用中涌现的集体属性的影响；具体而言，是当尼马德速度对齐相互作用调节集体动力学时。通过计算机仿真和数学分析，我们发现，通过增加粒子-粒子对齐相互作用强度或个体迁徙的持久性，可使初始无序的迁徙状态转化为全局有序状态。相比之下，我们发现当持久性与尼马德对齐均较高时，持久性会阻碍全球尼马德有序的出现。我们得出结论，种群层面的行为不仅取决于个体间的相互作用，也取决于个体自身的内在行为。
引用
@article{arxiv.2502.07054,
title = {Individual particle persistence antagonizes global ordering in populations of nematically-aligning self-propelled particles},
author = {Josué Manik Nava-Sedeño and Rainer Klages and Haralampos Hatzikirou and Andreas Deutsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.07054},
year = {2025}
}