Ecuaciones de Langevin para el comportamiento de run & tumble en bacterias flageladas (poster)

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

Mar del Plata

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

Dentro del amplio abanico de modos de locomoción celular, uno de ellos es el desplazamiento por propulsión flagelar. Los flagelos son estructuras extra celulares ancladas a la membrana celular, cuya rotación desplaza el fluido adyacente y permite a la célula desplazarse dentro de un medio líquido. Este tipo de locomoción celular esta presente tanto en células eucariontes como en procariontes. Particularmente, diferentes bacterias flageladas en medios líquidos isotrópicos siguen un comportamiento denominado run & tumble. Este patrón de comportamiento consiste en secuencias alternadas donde las bacterias se desplazan con trayectorias cuasi-rectas (runs) interrumpidas abruptamente por cambios en la orientación (tumbles). A partir de las funciones de densidad de probabilidad obtenidas por Berg para Escherichia coli[1], hemos obtenido ecuaciones de Langevin para las variables estocásticas, rapidez y deflexión angular v(t) y x(t)=cos[φ(t)] respectivamente[2]. Ambas dependientes de un único parámetro de control β que determina el comportamiento en cada fase, run o tumble. De este modo, fijando un sistema de referencia intrínseco sobre un plano, el vector velocidad para E.coli es función de las variables estocásticas vía V(t) = v(t) ê(t) donde ê(t) = x(t) ê0+ (1-x2)1/2ň0 es el versor orientación. El hecho de describir la dinámica de x(t) y no de φ(t) nos ha permitido obtener soluciones analíticas para las ecuaciones de Langevin de las variables estocásticas en ambas fases. Con estas soluciones hemos estudiado para cada fase: velocidades promedio, correlaciones direccionales y desplazamientos medios cuadráticos. A diferencia de otros enfoques donde se centran en estudiar las propiedades estadísticas de la secuencias de runs & tumbles hemos estudiado cada fase por separado. Con este nuevo enfoque, por ejemplo, hemos encontrado que el tumble es un proceso no estacionario donde el centro de masa sufre pequeños desplazamientos y la existencia de tiempos mínimos de runs, ambos observados experimentalmente.1.Berg, H. C. Howto track bacteria.Rev. Sci. Instrum. 42,868?71 (1971).2.Fier, G., Hansmann, D. & Buceta, R. C. Stochastic Model for Direction Changes of Swimming Bacteria.Soft Matter 13,3385-94 (2017).p { margin-bottom: 0.25cm; line-height: 120%; }