Migration and accumulation of bacteria with chemotaxis and chemokinesis.
Migration and accumulation of bacteria with chemotaxis and chemokinesis.
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DOI：
10.1140/epje/s10189-021-00009-w
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发表时间：
2021-03-15
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Croze OA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jakuszeit T;Lindsey-Jones J;Peaudecerf FJ;Croze OA
细菌可以通过控制跑动和翻滚的运动模式，在化学上向上迁移吸引剂的梯度。除了这种众所周知的趋化行为外，一些土壤和海洋细菌物种还进行趋化运动；它们根据局部化学效应剂的浓度调整游泳速度，在浓度较高时速度更快。然后，一场引诱剂诱导出空间上不同的游泳速度，导致向较低的引诱剂浓度漂移--这与趋化性所产生的漂移相反。在这里，为了探索化学运动的生物学益处，并研究其对趋化反应的影响，我们扩展了Keller-Segel类型的模型，将化学运动包括在内。我们应用该模型来预测在微流控和琼脂平板迁移分析的启发下，能够在化学效应场中进行化学运动和化学移动的细菌种群的动态。我们发现，趋化运动和趋化作用的结合不仅可以增强相对于单纯趋化作用的群体反应，而且还可以定性地改变它。我们总结了对动态有限大小营养源周围的细菌的预测，模拟了例如海洋颗粒或根。我们表明，化学运动可以减少由衰变的吸引剂梯度造成的测量偏差。在线版补充材料可在10.1140/epje/s10189-021-00009-w上查阅。
Bacteria can chemotactically migrate up attractant gradients by controlling run-and-tumble motility patterns. In addition to this well-known chemotactic behaviour, several soil and marine bacterial species perform chemokinesis; they adjust their swimming speed according to the local concentration of chemoeffector, with higher speed at higher concentration. A field of attractant then induces a spatially varying swimming speed, which results in a drift towards lower attractant concentrations—contrary to the drift created by chemotaxis. Here, to explore the biological benefits of chemokinesis and investigate its impact on the chemotactic response, we extend a Keller–Segel-type model to include chemokinesis. We apply the model to predict the dynamics of bacterial populations capable of chemokinesis and chemotaxis in chemoeffector fields inspired by microfluidic and agar plate migration assays. We find that chemokinesis combined with chemotaxis not only may enhance the population response with respect to pure chemotaxis, but also modifies it qualitatively. We conclude presenting predictions for bacteria around dynamic finite-size nutrient sources, simulating, e.g. a marine particle or a root. We show that chemokinesis can reduce the measuring bias that is created by a decaying attractant gradient. The online version supplementary material available at 10.1140/epje/s10189-021-00009-w.
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影响因子：
2.8
作者：
Deepika, Deepti;Karmakar, Richa;Venkatesh, K. V.
通讯作者：
Venkatesh, K. V.
影响因子：
5.1
作者：
Martinez-Garcia, Esteban;Nikel, Pablo I.;de Lorenzo, Victor
通讯作者：
de Lorenzo, Victor
影响因子：
4.5
作者：
JACKSON, GA
通讯作者：
JACKSON, GA
DOI：
10.1073/pnas.1816621116
发表时间：
2019-05-28
影响因子：
11.1
作者：
Brumley, Douglas R.;Carrara, Francesco;Stocker, Roman
通讯作者：
Stocker, Roman
影响因子：
3.6
作者：
Attmannspacher, U;Scharf, B;Schmitt, R
通讯作者：
Schmitt, R