滑行衣藻群体的运动性与自组织

纤毛和鞭毛等细胞附属物是普遍存在的工具，除其他基本功能外，使细胞和微生物能够在多样环境中推进自身。在其浮游（即自由游动）状态下，双鞭毛单细胞微生物莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）采用周期性的蛙泳式鞭毛拍动来排开周围流体。另一种由鞭毛介导的运动模式见于表面附着的衣藻细胞，它们通过鞭毛内运输机制进行力传递而沿表面滑行。实验与运动性统计分析表明，这种滑行运动增强了聚集并支持了衣藻群体的自组织。我们采用 Minkowski 泛函来刻画表面附着细胞单层的时空组织。我们发现，基于纯机制方法的模拟无法捕捉观察到的非随机细胞构型。然而，当考虑鞭毛机械感知的最小认知模型时，与实验数据取得了定量一致。