科学家模拟寻找营养细菌的速度

许多细菌通过旋转附着在其身体上的螺旋形鞭毛向营养物质游动。随着它们的移动，细胞可以通过改变鞭毛的旋转方向“直线”运行或“滚落”，从而导致它们的路径随机变化。通过称为“趋化性”的过程，细菌可以降低其在较高养分浓度下的翻滚速度，同时保持其游泳速度。在肠道等更宜居的环境中，这有助于他们更轻松地寻找营养。但是，在营养稀少的环境中，某些细菌也将发生“趋化作用”：随着营养物浓度的增加，它们的游泳速度会增加，而不会改变其翻滚速度。通过发表在EPJ E上的新研究，Theresa Jakuszeit和由Ottavio Croze领导的剑桥大学的一个团队制作了一个模型，该模型准确地说明了这两个动作的综合影响。

该团队的发现为自游微生物如何生存提供了新的见解，尤其是在土壤和海洋等恶劣环境中。以前，研究表明趋化因子如何使细菌在营养源周围扩散，对营养素的短暂爆发快速反应，甚至与藻类形成互利关系。然而，到目前为止，它们还没有直接测量细菌游动速度如何随营养物浓度而变化。

从描述运行动力学的数学方程式开始，Croze的团队扩展了广泛使用的趋化性模型来纳入趋化性。然后，他们将新模型应用于预测由先前实验中使用的养分分布产生的化学梯度内的细菌种群的动态。通过他们的方法，研究人员从数字上展示了两种运动的组合与单独的趋化性相比如何能增强种群的反应。他们还对细菌如何对养分分布做出反应提供了更准确的预测，包括散发养分的来源。这使他们能够更好地评估运动的生物学益处。