最有效纤毛的运动学

在多种生物过程中，真核细胞利用纤毛来运输流体。尽管纤毛具有高度保守的内部分子结构，但实验观察报告了非常多样化的运动学。为了解决这种多样性，我们数值确定了最有效纤毛的运动学和能量学。具体来说，我们计算了壁面弹性细丝的时间周期变形，该变形以最小的能量成本导致周围流体的运输，其中成本取为所有内部分子马达所做的正功。发现最优运动学强烈依赖于纤毛弯曲刚度，通过一个无量纲数——精子数，并且与实验观察到的二冲程纤毛拍打模式非常相似。