被动细胞体通过非互易相互作用在微藻游动中发挥主动作用
流体动力学
2026-01-28 v2 生物物理
摘要
鞭毛微藻的细胞体通常被认为在游动过程中仅充当被动负载，且较大的细胞体尺寸会简单地降低游动速度。在本工作中，我们使用基于边界元法的数值模拟来研究体-鞭毛流体动力学相互作用对双鞭毛藻类——莱茵衣藻游动性能的影响。我们发现，体-鞭毛流体动力学相互作用显著提高了游动速度和效率。随着细胞体尺寸的增加，增强的流体动力学相互作用与增加的粘性阻力之间的竞争导致了游动的最优细胞体尺寸。基于简化的三球模型，我们进一步证明，体-鞭毛流体动力学相互作用的增强源于一种有效的非互易性：在动力冲程中，细胞体对鞭毛的影响更强，而在恢复冲程中，鞭毛对细胞体的影响更强。我们的研究结果对微藻游动以及生物混合微型机器人的实验室设计都具有启示意义。
引用
@article{arxiv.2507.19152,
title = {Passive cell body plays active roles in microalgal swimming via nonreciprocal interactions},
author = {Xiaoping Hu and Zhaorong Liu and Da Wei and Shiyuan Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.19152},
year = {2026}
}