首页 菌落的团体行为,是否体现一种“社会智能”的行为?

菌落的团体行为,是否体现一种“社会智能”的行为?

正如许多人在校园科学课上看到的那样,成长在固体表面上的细菌,构成的菌落能够很容易地用肉眼看到。每一个团体都是一个杂乱的生物体系;团体表现出团体行为,标明一种“社会智能”,并以类似雪花的分形形式成长。尽…

正如许多人在校园科学课上看到的那样,成长在固体表面上的细菌,构成的菌落能够很容易地用肉眼看到。每一个团体都是一个杂乱的生物体系;团体表现出团体行为,标明一种“社会智能”,并以类似雪花的分形形式成长。尽管如此杂乱,但菌落成长能够运用根本物理原理进行建模。Lautaro Vassallo和在阿根廷国立de Mar del Plata大学的搭档运用一种新方法对这种成长进行了建模。

在这种方法中,每种细菌的行为都是独自模仿的,其研讨现在现已宣布在《欧洲物理期刊B》上。细菌菌落从单个细胞中成长出来,所以一切的细菌在基因上都是该原始细胞的类似克隆。Vassallo和研讨团队在核算机上模仿了这种成长形式,一起改动了不同的参数:“生物”参数,如细胞分裂速度和营养的可用性,以及“物理”参数,如相邻细胞之间的机械力,其研讨结果与试验调查到的形式十分共同。

在模仿中,就像在自然界中一样,一切的菌落开始时都是紧凑的圆形斑驳,雪花状的分形图画出现在较晚阶段。研讨人员运用多重分形剖析技能来描绘一种特定类型的细菌运动所发生的形式:滑动。这意味着细菌不会独立移动,而是经过切割和竞赛同一空间,在团体内彼此推进。这仅仅至少六种清晰界说的细菌运动类型之一,但它特别重要,由于菌落运用它构成耐久和医学上具有挑战性的生物膜。

但是Vassallo和搭档们期望将技能应用于模仿其他运动类型,乃至模仿菌落内细菌之间的沟通。在细菌菌落的成长进程中,依据外部条件和细菌品种不同,在试验中能够调查到各式各样的杂乱形式。一般,现有模型选用反响分散方程体系或由根据规矩的成长进程组成,而且仅限于离散晶格。相比之下,研讨提出的二维模型是一种非晶格模仿,其间细菌被模仿为刚性圆,而营养物质是点状的布朗粒子。

经过改动营养的分散和浓度,研讨模仿了与试验调查相容的广泛的形状,从圆形和紧凑到极端分枝的图画。发现界面中的单元数目与单元总数之间存在比例关系,具有两个特征区域。这些准则对应于紧凑和分枝形式,分别为满足小和满足大的菌落展现。此外,研讨经过剖析成长概率的多重分形特性来表征在结构中调查到屏蔽效应。

博科园|研讨/来自:Springer

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