增殖杆状系统中的有序、间歇性与压力涨落

被限制在二维开放微通道中的非运动性细长细菌，若细胞发生增殖（即生长和分裂），可表现出集体运动并形成具有向列有序的致密单层。利用软分子动力学模拟，我们研究了一个通过短程机械力相互作用的杆状系统，探讨了细胞生长速率、细胞长径比以及滑动摩擦对受限环境中向列有序和压力涨落的影响。结果表明，长径比大于 3.0 的杆状物在低滑动摩擦下可达到准完美的向列态。在较高摩擦下，全局向列序参数表现出间歇性涨落，这是由有序的突然丧失引起的，且这些爆发之间的时间间隔服从幂律分布。垂直于通道轴线的压力随时间发生急剧变化，并由于侧向拥挤效应而表现出滞后现象。纵向压力场平均而言与向列有序相关，但在局部上非常不均匀，其分布遵循反幂律，这与非活性颗粒系统形成鲜明对比。我们讨论了这些发现对组织生长的一些启示。