研究包裹模式对铜绿假单胞菌在真菌趋化场中运动的影响

《npj Systems Biology and Applications》：Study of wrap mode impact on Pseudomonas aeruginosa motion in the chemotactic field of fungi

　　

摘要

本研究采用一种基于代理的离散计算模型，该模型经过生物学校准，可用于模拟铜绿假单胞菌的迁移行为。通过该模型，研究了在有无趋化作用的不同环境中，细菌的转向行为及环绕模式对其运动效率的影响。研究首先表明，环绕模式有助于细菌更好地探索连续的多模态趋化环境，比如那些由具有生物学意义的真菌网络产生的趋化环境。对于那些采取“前进-转向”模式的细菌来说，它们往往会停留在所遇到的菌丝上第一个趋化物质浓度最高的部位。而采用环绕模式后，细菌能够更轻易地离开这些局部区域，进一步探索菌丝周围的环境，这表明环绕模式可能有利于细菌在液体中的菌丝上传播。在另一组模拟中，研究考察了细菌在靠近孤立趋化源时的运动情况，结果发现环绕模式不仅能提升细菌重新朝向趋化源的能力，还能减少达到与“前进-转向”模式相似趋化效率所需的整体运动量，这说明环绕模式可能为细菌带来代谢上的优势。不过，模型模拟也显示，在没有趋化作用的环境中，环绕模式可能会加快铜绿假单胞菌的扩散速度。