细菌在多孔介质中的双重趋化性策略：移动时间和转向角度的偏好

《Biophysical Journal》：Dual Chemotaxis Strategy of Bacteria in Porous Media: Run Time and Turn Angle Bias

　　

S?nke Beier | Veronika Pfeifer | Agniva Datta | Robert Gro?mann | Carsten Beta

波茨坦大学物理与天文研究所，德国波茨坦，D-14476

摘要

在均匀的流体中，以“跑-转”模式运动的细菌的趋化性已被广泛研究。这种趋化性主要通过根据细菌相对于化学吸引剂来源的游动方向来调节游动时间来实现（即所谓的“游动时间偏置”）。在这里，我们发现具有侧生鞭毛的土壤细菌Pseudomonas putida在自由路径长度受到严重限制的多孔介质中也能表现出趋化性。除了经典的游动时间偏置外，我们还发现了一种新的趋化策略——即“转向角度偏置”：细菌在转向时会调整游动方向，使得后续的游动更有可能朝向化学吸引剂的来源。研究表明，这种方向偏好是由细菌主动进行的转向动作所决定的；相比之下，多孔介质中的被动机械束缚会减弱这种方向偏好。基于实验观察到的游动模式统计特性的代理模型模拟表明，在多孔环境中，“转向角度偏置”是细菌的主要趋化策略。