鞭毛数量决定细菌铺展与输运效率
计算机科学中的逻辑
2019-03-13 v2
摘要
周生鞭毛细菌同步并捆绑其鞭毛以主动游动，而鞭毛束的破坏会导致翻滚。目前仍不清楚鞭毛数量是否代表一种朝向优化细菌导航的进化适应。在此，我们研究准二维系统中不同鞭毛数量的枯草芽孢杆菌菌株的游动动力学。我们发现减少鞭毛数量 会降低两次连续游动阶段之间的平均转向角，并延长游动阶段的持续时间及其方向持续性。因此，较少鞭毛有利于长距离输运与快速铺展，而大量鞭毛则有利于需要定位与缓慢动力学的进程，如生物膜形成。我们建立了一个双态随机游走模型，该模型包含态间的自发切换，并给出与实验高度吻合的输运性质精确解析表达式。基于该双态模型的数值模拟结果表明，环境搜索与探索效率在 的中间取值处达到最优。使搜索时间最小化的最优 选择随细菌游动环境尺寸增大而减小。
引用
@article{arxiv.1901.05372,
title = {The notion of "Unimaginable Numbers" in computational number theory},
author = {Antonino Leonardis and Gianfranco D'Atri and Fabio Caldarola},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.05372},
year = {2019}
}
备注
15 pages, 5 figures. Related to the conference "The First Symposium of the International Pythagorean School -- da Pitagora a Sch\"utzenberger: numeri inimmaginabil\^i\^i\^i"