衣藻鞭毛摆动波长在长纤毛长度下呈现饱和现象的研究

来自未知机构的研究人员通过研究衣藻(Chlamydomonas)突变体，探究了纤毛长度与摆动波长之间的关系。研究发现，在短纤毛(<15μm)中波长与长度成正比，而在长纤毛(>25μm)中波长会饱和在15μm。该研究揭示了运动物理特性在决定波长中的重要作用，为理解纤毛运动机制提供了新见解。

　　

纤毛(cilia)和鞭毛(flagella)能够产生沿其长度传播的弯曲波。在短纤毛中，比如单细胞绿藻莱茵衣藻(C. reinhardtii)的运动型双鞭毛，其摆动波长与纤毛长度大致成正比。然而，对于海胆和哺乳动物精子等生物较长的纤毛，波长会短于纤毛长度，使得每根纤毛可以支持多个波长。这种波长与长度比值的差异可能源于物种间的遗传或生化差异，亦或是运动基础物理特性的长度依赖性差异。

为区分这些可能性，研究人员测量了衣藻突变体中分离并重新激活的纤毛的摆动波长。这些突变体的纤毛长度调控异常，导致其纤毛比野生型更短或更长。这种方法使得研究人员能够在单一生物体内探究短纤毛和长纤毛行为之间的转变，而无需比较不同生物体。

为定量测试纤毛长度与波长之间的关系，研究人员开发了一种基于傅里叶变换的波长估算方法，该方法在纤毛长度大于半波长时具有较高准确性。研究证实，对于长度不超过15μm的短纤毛，动态摆动的波长确实会随纤毛长度成比例增加，这与先前的研究结果一致。然而，在纤毛长度可达25μm的lf4突变体中，波长会饱和在15μm。这种饱和现象在高浓度和低浓度ATP条件下均被观察到。

这些发现很可能表明运动物理特性在决定波长方面起着重要作用。研究人员提出，这种波长饱和现象是在最大化游泳速度(通过尽可能缩短波长)和最小化能量消耗(通过尽可能延长波长)之间取得平衡的结果。