细菌趋化连续模型中的感觉适应——工作范围、成本-精度关系与耦合系统
细胞行为
2024-01-23 v1 软凝聚态物质
摘要
感觉适应使生物体能够在不断变化的环境中调整其感知。细菌趋化性是一个范例，其中化学受体的输出活性通过受体甲基化适应不同的基线浓度。内部受体状态的范围限制了这些系统能够适应的刺激幅度。在此，我们采用一个高度理想化的、基于 Langevin 方程的模型，来研究状态变量有限范围如何影响个体和耦合系统中的适应精度与能量耗散。维持适应状态需要持续的能量耗散。我们表明，在所谓的完美适应极限下，对于变化的刺激幅度，稳态耗散率随适应精度近似线性增加。这一结果补充了针对变化化学驱动的已知对数成本-精度关系。接下来，我们研究了感觉单元的线性耦合对。我们发现，相互作用降低了每个单元的耗散率，并影响了整体的成本-精度关系。慢甲基化变量的耦合比活性的耦合能带来更好的精度。总体而言，这些发现突出了工作范围和集体操作模式作为关键设计因素的重要性，它们影响着分子适应网络的精度和能量消耗。
引用
@article{arxiv.2401.11341,
title = {Sensory adaptation in a continuum model of bacterial chemotaxis -- working range, cost-accuracy relation, and coupled systems},
author = {Vansh Kharbanda and Benedikt Sabass},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.11341},
year = {2024}
}