液体基底上的微生物范围扩张
软凝聚态物质
2019-07-03 v1
摘要
尽管流体流动在种群输运与组织方面起着重要作用，但很少有实验室系统能系统研究平流对其空间演化动力学的影响。为解决此问题，我们研究了在培养皿中于比水黏稠 至 倍的富营养流体表面生长的微生物菌落的形态与遗传空间结构，这种极端但有限的黏度抑制了不期望的热对流，并由于毛细作用力使种群有效地生活在气-液界面。我们发现，在黏性液体上生长的 S. cerevisiae（面包酵母）表现得像“活性物质”：它们代谢产生的流体流动远大于其未受扰动的菌落扩张速度，而流动反过来会剧烈影响其菌落形态与空间群体遗传学。我们表明酵母细胞通过消耗周围营养并降低局部基底密度来产生流体流动，导致流体压力与密度等高线错位，最终通过无阈值的斜压不稳定性产生涡量。数值模拟表明在菌落边缘下方产生强烈的涡环，并定量预测了观测到的流动。随着基底黏度降低且自诱导流动增强，我们观察到三种不同形态：在最高黏度下，除具有拉伸的指数扩张阶段外类似于硬琼脂板上生长的紧凑圆形菌落；中等黏度产生带有被撕裂脱离形成较小细胞簇的“指状”结构的紧凑菌落；在最低黏度下，扩张的菌落破裂成许多遗传多样、相互排斥、岛屿状的酵母菌落碎片。
引用
@article{arxiv.1812.09797,
title = {Microbial range expansions on liquid substrates},
author = {Severine Atis and Bryan T. Weinstein and Andrew W. Murray and David R. Nelson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.09797},
year = {2019}
}