模拟线虫运动从弹道到扩散的转变揭示了不同物种间探索行为的差异

对生物体层面行为的定量理解需要能够捕捉行为表型丰富性的预测模型，同时又足够简单以与潜在的机制过程建立联系。在这里，我们研究了线虫在表面上由波动推进驱动的平移运动层面的运动行为。我们通过测量模式实验室菌株$C. elegans$ N2以及野生菌株和远缘物种的运动轨迹，广泛采样了线虫行为谱系。我们关注跨越从弹道（直线）到扩散（随机）运动转变的时间尺度上的轨迹动力学，发现运动统计的显著特征可由一个在速度、航向和反转事件上具有独立动力学的随机游走模型所捕捉。我们证明模型参数以一种相关的、低维的方式在不同物种间变化，这暗示了一种共同的行为控制模式和探索与利用之间的权衡。该主要变异模式上的表型分布揭示，不仅均值而且方差在不同菌株间也存在显著变化，表明这些线虫谱系采用了对比鲜明的"赌注对冲"觅食策略。