Synechococcus作为“歌唱”细菌：受微工程声流设备启发的生物学
摘要：某些蓝藻细菌，比如开放海洋的Synechococcus菌株，能够以每秒25倍直径的速度游动，没有鞭毛或可见的形状变化。Synechococcus产生推进力以实现自我推动的方式尚不清楚。唯一未被排除的机制是通过表面变形的切向波产生推进力。在Ehlers等人的研究中，使用了Taylor和Lighthill在20世纪50年代提出的方法，以及Shapere和Wilczek在1989年以微分几何语言重新审视的方法，估计了这种机制的平均游泳速度。在本文中，我们提出了一种完全不同的基于声流动（AS）的物理原理自体推动。自20世纪90年代以来，工程师们已经利用AS在硅芯片中构建了微泵，但据我们所知，尚未提出过声流动作为微生物运动方式的假设。我们的假设得到了两个最近的发现的支持：（1）在Samuel等人的研究中，对运动菌株WH8113进行了深冻电子显微镜检查，发现晶体外层（CS）上密布着从内膜通过CS延伸到周围液体中的一片片“小刺”（Sp），长度为150纳米。（2）在Pelling等人的研究中，使用原子力显微镜（AFM）发现酵母细胞的细胞壁在纳米尺度的振幅上周期性振荡，频率为0.8至1.6千赫兹，并且振荡是由新陈代谢产生的。我们提出，与细胞的供能系统接触的小刺可能在周围液体中产生高频运动，从而产生声流动（AS）。我们比较了两个利用声流动实现自体推动的模型：石英风效应（QW）和由表面声波产生的边界诱导流动（SAW）。
作者：Kurt Ehlers and Jair Koiller
论文ID：0903.3781
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2009-03-24