液晶环境中细菌菌落的形态发生
软凝聚态物质
2025-12-16 v1 材料科学
生物物理
流体动力学
细胞行为
摘要
天然细菌栖息地通常是具有粘弹性和各向异性应力响应的复杂流体；例如，它们可以采取液晶（LCs）的形式，其细长的微观组分在保持流动能力的同时集体排列。然而，实验室研究通常关注处于简单液体或具有随机取向组分的复杂流体中的细胞。在此，我们展示了与 LCs 的相互作用如何塑造多细胞菌落中的细菌增殖。通过实验，我们发现在向列相 LC 中，细胞在繁殖时普遍形成排列的单细胞宽“链”。随着这些链变长，它们最终以高度局部化的方式发生屈曲。通过将我们的测量结果与连续介质力学理论相结合，我们证明了这种独特的形态发生程序的出现是因为 LC 的弹性使细胞保持排列；随着每条链变长，沿其轮廓的生长诱导粘性应力最终克服了周围向列相的弹性，导致屈曲。因此，我们的工作揭示并提供了对 LCs 在复杂环境中塑造细菌生命这一此前被忽视作用的机制性见解。
引用
@article{arxiv.2512.12406,
title = {Morphogenesis of bacterial colonies in liquid crystalline environments},
author = {Sebastian Gonzalez La Corte and Thomas G. J. Chandler and Saverio E. Spagnolie and Ned S. Wingreen and Sujit S. Datta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.12406},
year = {2025}
}