秀丽隐杆线虫在湿润表面的波动运动
流体动力学
2015-06-03 v1 生物物理
摘要
支配湿润表面上波动运动的物理和生物力学原理在生理学、物理学和工程学中具有重要应用。秀丽隐杆线虫（{\it C. elegans}）具有高度刻板且功能独特的正弦运动步态，是剖析这些特性的绝佳系统。由于难以估计线虫 - 凝胶界面的物理特征，关于支配 {\it C. elegans} 在润滑表面上爬行步态的主要力的测量一直很少。利用运动学数据和基于润滑理论的流体动力学模型，我们计算了线虫在琼脂凝胶表面爬行时的表面阻力以及线虫的弯曲力。我们发现，爬行过程中的法向和切向表面阻力系数分别约为 220 和 22，阻力系数比约为 10。在爬行过程中，计算出的内部弯曲力是时间周期性的且空间复杂，相对于线虫身体弯曲曲率表现出相位滞后。这种相位滞后主要是由于粘性阻力造成的，与在水性缓冲溶液中游泳相比，爬行时的粘性阻力更高。游泳或爬行过程中产生的弯曲力的空间模式与先前描述的肌肉中钙信号的特异性步态特征高度相关。此外，我们的分析表明，{\it C. elegans} 运动步态的变化最可能是由于线虫对具有不同阻力系数比的环境的适应性反应所致。
引用
@article{arxiv.1112.1118,
title = {Undulatory locomotion of {\it C. elegans} on wet surfaces},
author = {Xiao N. Shen and J. Sznitman and P. Krajacic and T. Lamitina and P. E. Arratia},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.1118},
year = {2015}
}