表型异质性对趋化自组织的影响
偏微分方程分析
2022-09-26 v2 细胞行为
摘要
通过趋化运动聚集的能力构成了自组织的一种范式，其例子涵盖细胞与动物系统。一种基本机制假设表型均一的群体分泌自身的吸引物，五十多年前Keller和Segel提出的著名系统在建模范式中被证明极具生命力。然而，群体表型均质的典型假设常与自然系统的异质性相悖，在自然系统中群体可能由依据趋化能力、吸引物分泌等而不同的 distinct 表型组成。为初步理解这种多样性如何影响自聚集，我们提出对经典Keller-Segel模型的简单扩展，其中群体被划分为两种 distinct 表型：执行趋化的表型与产生吸引物的表型。结合线性稳定性分析与数值模拟，我们证明在这些表型状态间切换会改变群体自聚集的能力。进一步，我们表明基于局部环境（群体密度或趋化吸引物水平）的切换导致多样的图样，并提供了群体可有效抑制聚集体大小与密度的途径。我们在趋化聚集的真实世界例子以及模型的全局存在与解爆破等理论方面讨论了结果。
引用
@article{arxiv.2206.14448,
title = {The impact of phenotypic heterogeneity on chemotactic self-organisation},
author = {Fiona R Macfarlane and Tommaso Lorenzi and Kevin J Painter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.14448},
year = {2022}
}