细菌两两互作通过瞬时速度峰值促进运动

为探究表面附近游动细菌两两互作如何影响动力学行为，研究人员结合三维全息追踪实验与流体力学模拟，对大肠杆菌（E. coli）互作运动展开研究。发现互作引发其游泳速度和角度瞬时显著波动，且表面会减弱速度峰值，该研究为细菌生理学及主动微器件设计提供思路。

　　

对于近表面游动的细菌而言，两两相遇不可避免并影响其群体行为。然而受限于三维追踪互作细菌的技术，人们对相遇事件如何影响细菌动力学知之甚少。本研究通过三维全息追踪实验与流体力学模拟相结合的方法，阐释了相遇状态下大肠杆菌（E. coli）的运动特征。研究发现，与其他菌体相遇会引发大肠杆菌游泳速度和角度的瞬时显著波动，同时削弱其时间相关性，这与单独菌体的运动特征形成对比。值得注意的是，当细菌以面对面方式接近时两者均会加速，而在追逐过程中两者均会减速。总体而言，一对平滑游动的大肠杆菌的运动由相对角度、速度和细胞间距共同决定，这一结论通过流体力学模拟得到验证。表面的存在会减弱相遇过程中的速度峰值。此外，相遇过程还会影响菌体翻滚的 timing—— 翻滚往往发生在两菌接近之前。尽管单次相遇的影响是瞬时的，但研究揭示平滑游动的大肠杆菌可从互作中获得推进优势，这一发现为理解细菌生理学提供了新视角，并为主动微器件的设计提供了指导。