Modelo cinético simple de swarming bacteriano

G. FIER; D. HANSMANN; R. C. BUCETA

La Falda, Cordoba

Congreso; 6° Escuela Argentina de Matemática y Biología (BIOMAT); 2014; 2014

UNC

Las características físico-químicas de un ambiente determinan los métodos de locomoción que utilizará una colonia bacteriana para conquistar este ambiente. Fenómenos conocidos como swimming, gliding y swarming, entre otros, son utilizados por las bacterias para expandirse en distintos tipos de ambientes. Una misma especie de bacteria, por ejemplo Escherichia Coli, puede expresar distintos patrones de movimiento dependiendo del entorno en que se encuentre. Cuando E. coli se encuentra sobre una superficie húmeda rica en nutrientes primero pasa por una etapa lag donde no posee locomoción. Su avance se debe meramente por división celular. Este proceso continua hasta que la densidad bacteriana es lo suficientemente alta como para activar el quorum-sensing. Este mecanismo activa una gran batería de genes, entre ellos los de swarming. El quorum sensing además activa genes de virulencia, como se ha mostrado en Pseudomona aeruginosa, vinculando al swarming como un posible mecanismo de expansión sobre tejidos. Por lo tanto el conocimiento sobre su dinámica puede ser útil como futura herramienta contra bacterias patógenas de importancia para el ser humano. El swarming es un movimiento por el cual la colonia conquista el territorio adyacente rico en nutrientes de manera rápida. Es un fenómeno de movimiento colectivo de alta densidad de agentes autopropulsados donde se encuentran en constante colisión, sin conservación de momentum, con sus vecinos [1].Debido a esto se han utilizado enfoques mecánico-estadísticos para comprender y modelar de manera discreta o continua la dinámica del swarming [2]. Estudios han descubierto que existen diferentes regiones dentro de un mismo swarming. Propiedades como velocidad, tamaño y densidad celular varían entre las regiones al igual que su área [3]. Presentamos en este trabajo un modelado a partir de agentes auto-propulsados que interactúan por simples reglas de movimiento intentado simular la dinámica de swarming de E. coli y reproducir observables experimentales. REFERENCIAS: 1- Collective motion, Tamás Vicsek & Anna Zafeiris, Physics Reports 517 (2012) 71-140. 2- Soft active matter, M.C. Marchetti, J.F. Joanny, S. Ramaswamy, T.B. Liverpool, J. Prost, Madan Rao & R. Aditi Simha, arXiv:1207.2929 [condmat.soft]. 3- Dynamics of Bacterial Swarming, Nicholas C. Darnton, Linda Turner, Svetlana Rojevsky, & Howard C. Berg, Biophysical J. 98 (2012) 2082-2090.