Modelo estocástico para describir los cambios de dirección en la natación de bacterias flageladas (oral)

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

Mar del Plata

Congreso; TREFEMAC 2018 - 16° Congreso Regional de Física Estadística y aplicaciones a la Materia Condensada; 2018

Presentamos un modelo estocástico que hemos construido recientemente1 para describir los cambios direccionales (o deflexiones) que ocurren durante la natación de una bacteria flagelada. La ecuación de Langevin para la deflexión la hemos establecido a partir de los datos experimentales2 de la función densidad de probabilidad (PDF) de los ángulos de vuelco (tumble angles) de una bacteria de E. coli silvestre que nada en un medio isótropo sin estímulos externos (o taxis). Obtenemos su solución analítica por el método de la función de Green y mostramos que sólo 3 parámetros son suficientes para describir el movimiento: el tiempo característico, la solución estacionaria, y un parámetro de control asociado a la carrera o al vuelco (run o tumble). Concluimos que los vuelcos (o giros abruptos) están primariamente determinados por el empuje rotacional y complementariamente por la difusión rotacional introducida por el ruido. Mostramos que la deflexión es un proceso estocástico no-estacionario en los tiempos típicos de vuelco. La variación del parámetro de control nos permite explicar los pequeños giros de la bacteria alrededor de su centro de masa durante su carrera (run),siendo la deflexión un proceso de Ornstein-Uhlenbeck. Mostramos que nuestro modelo es capaz de explicar muy satisfactoriamente los datos experimentales disponibles, tales como PDF y valores promedios de los ángulos y duraciones, para ambos movimientos (carrera y vuelco). Finalmente, anticipamos las ecuaciones de Langevin para la rapidez y la deflexión que modelan ambos movimientos, las cuales han sido punto de partida de nuestros estudios actuales.1. G. Fier, D.Hansmann and R. C. Buceta, A stochastic model for directional changes of swimming bacteria, Soft Matter 13, 3385 (2017). 2. H. C. Berg and D.A. Brown, Chemotaxis in Escherichia coli analysed by three-dimensional tracking, Nature 239, 500 (1972).p { margin-bottom: 0.25cm; line-height: 120%; }