斑马鱼胚胎中纤毛驱动流的对称性破缺
流体动力学
2013-09-06 v1 软凝聚态物质
生物物理
其他定量生物学
摘要
流体力学在脊椎动物胚胎早期发育中起着至关重要的作用，左右不对称性的建立即为一例。继背腹轴和前后轴之后，左右轴是最后建立的；在多个物种中已表明，与此相关的一个重要过程是由“旋转”纤毛驱动的左右不对称流的产生。此前在小鼠腹结的实验和数学模型中已确立，一致的旋转方向与后倾角的结合会产生左右不对称流。斑马鱼的器官结构 Kupffer 氏泡具有比小鼠腹结更复杂的纤毛内部排列；实验研究表明，从背侧顶向腹侧观察胚胎时，流动呈现逆时针旋转运动。关于纤毛排列和构型的报告提出了两种基于现有轴信息产生此流的可能机制：(1) 后倾角结合背侧顶纤毛密度增加，以及 (2) “赤道”纤毛的背侧倾斜。我们利用正则化 Stokeslet 边界元方法建立了 Kupffer 氏泡中对称性破缺纤毛驱动流的数学模型。对封闭域内倾斜旋转纤毛产生的流动计算表明，一种能够产生在定性和定量特征上最接近实验观测流场的机制，可能是后倾的顶板和底板纤毛与背倾的赤道纤毛的组合。
引用
@article{arxiv.1309.1303,
title = {Symmetry breaking cilia-driven flow in the zebrafish embryo},
author = {Andrew A. Smith and Thomas D. Johnson and David J. Smith and John R. Blake},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.1303},
year = {2013}
}
备注
18 pages, 12 figures