具有趋化性与趋动性的细菌迁移与聚集

细菌可通过控制游动-翻滚运动模式沿吸引物梯度进行趋化迁移。除这一众所周知的趋化行为外，若干土壤与海洋细菌物种还具有趋动性：它们根据化学效应物的局部浓度调整游动速度，浓度越高速度越快。于是吸引物场会引发空间变化的游动速度，从而导致向较低吸引物浓度方向的漂移——这与趋化所产生的漂移相反。在此，为探究趋动性的生物学益处并研究其对趋化响应的影响，我们推广了 Keller-Segel 型模型以纳入趋动性。我们将该模型应用于预测在受微流控与琼脂平板迁移实验启发的化学效应物场中具备趋动性与趋化性的细菌种群动态。我们发现，趋动性与趋化性相结合不仅可能相对于纯趋化增强种群响应，还会在性质上改变该响应。最后我们给出围绕动态有限尺寸营养源的细菌预测，例如模拟海洋颗粒或植物根系，表明趋动性可减小由衰减吸引物梯度所产生的测量偏差。