半柔性微生物的自屈曲与自缠绕

细胞体的扭转与缠绕以及相关的机械应力是微生物自推进中一个被低估的约束。多鞭毛细菌在粘性流体中游动时，甚至会在自身活动下发生屈曲和缠绕。随后会出现新的平衡构型和稳态动力学，这些取决于生物体的力学特性以及鞭毛沿其表面的定向分布。我们将细胞体建模为半柔性 Kirchhoff 杆，并将力学与动态演化的鞭毛取向场耦合，推导出控制系统动力学的 Euler-Poincaré 方程，并合理化了关于奇异变形杆菌（{\it Proteus mirabilis}）细长游动细胞的屈曲和缠绕的实验观察。随着体刚度降低，由于屈曲和扭转不稳定性，我们识别出一系列分岔。这些研究强调了细菌刚度的实际需求，低于该刚度将发生自屈曲，导致细胞运动失效。