Colisiones binarias entre microorganismos nadadores

I. BERDAKIN; ADOLFO J. BANCHIO; VERONICA I. MARCONI; CARLOS A. CONDAT

Villa Carlos Paz, Córdoba

Conferencia; 97a Reunión Nacional de Física; 2012

Asociación Física Argentina

                                                                                                                                                  Un aspecto interesante de las suspensiones de distintos tipos de microorganismos nadadores está relacionado con la emergencia de movimiento colectivo. Este fenómeno tiene origen en las interacciones hidrodinámicas de largo alcance que se producen en un régimen de bajo número de Reynolds y en señales químicas que permiten a estas células entablar modos elementales de comunicación. En este trabajo investigamos el primero de estos dos fenómenos con un modelo simplificado de nadadores "pushers" y "pullers". Las simulaciones se realizan en base a una dinámica de Stokes (Stokesian Dynamics), método que incorpora las interacciones entre muchos cuerpos, a diferencia de otros métodos más simples como por ejemplo la dinámica browniana. La alta eficiencia del método elegido nos permite estudiar las trayectorias seguidas por dos nadadores durante una colisión, partiendo de un gran numero de condiciones iniciales. El análisis de las trayectorias simuladas será útil para la construcción de modelos mesoscópicos que no resuelvan explícitamente las ecuaciones hidrodinámicas.Los microorganismos desarrollan un rol fundamental en una enorme variedad de sistemas naturales y artificiales, desde el mantenimiento deCO2 atmosférico hasta su utilización en las industrias química y de al-imentos. Investigaciones recientes han demostrado que las interaccioneshidrodinámicas entre microorganismos nadadores son una condición suficiente para la emergencia de movimientos colectivos, otorgandole de esta manera gran relevancia al abordaje biofísico de un problema tradicionalmente estudiado por la biología, la ecología y la química. Adiferencia de lo que ocurre con las interacciones de largo alcance, cuando dos células nadan suficientemente cerca una de la otra se necesita un conocimiento detallado de sus formas y de la manera en que se mueven para predecir cómo afectarán mutuamente sus trayectorias. En este trabajo estudiamos por medio de simulaciones basadas en una dinámica de stokes el efecto de las interacciones hidrodinámicas en colisiones binarias de distintos tipos de nadadores.