Cell responses only partially shape cell-to-cell variations in protein abundances in Escherichia coli chemotaxis
克隆细胞群中蛋白质丰度的细胞间差异在生命系统中普遍存在。由于蛋白质组成决定了单个细胞的反应，因此这些变化本身受到选择压力的影响是理所当然的。但是这些细胞间差异的功能作用还没有得到很好的理解。解决形式和功能之间关系的一种方法是扰动形式（例如，改变蛋白质丰度）并观察某些功能的变化。在这里，我们采取的形式功能关系从相反的角度来看，而不是问什么特定的限制细胞间的蛋白质丰度的变化是由一个给定的功能表型。我们开发了一种基于最大熵（MaxEnt）的方法来提出这种类型的问题，并通过应用于大肠杆菌（E。coli）。我们发现，观察到的蛋白质丰度的细胞间变化的完全确定不是趋化性本身所固有的，但事实上似乎是由趋化性程序与其他因素联合施加的，例如，蛋白质合成机制和/或额外的非趋化性细胞功能如细胞代谢。这些结果说明了MaxEnt作为生物形式和功能之间关系的调查工具的力量。
2013-10-29 cond-mat.stat-mech q-bio.CB q-bio.MN
A path-integral formulation of the run and tumble motion and chemotaxis in Escherichia coli
像大肠杆菌这样的细菌以一系列的奔跑和翻滚的方式运动：当奔跑状态（直线运动）需要所有的鞭毛马达以逆时针模式旋转时，翻滚是由一个或多个马达的状态转变为顺时针旋转模式引起的。在环境中存在引诱剂梯度的情况下，在有利方向上的运行被延长，并且这导致生物体在梯度方向上的净漂移。潜在的信号转导机制通过双叶响应函数产生定向运动，所述双叶响应函数将鞭毛马达的顺时针偏置与引诱剂浓度的时间变化相关联。响应函数的两个叶（正和负）由$\sim 1$ s的时间间隔分开，使得细菌有效地比较空间中两个不同位置处的浓度并相应地响应。我们在这里提出了一种新的路径积分方法，使我们能够解决这个问题，在最一般的方式，包括多步CW-CCW过渡，方向持久性和幂律等待时间分布。该方法使我们能够计算数量，如有效扩散系数和漂移速度，在吸引梯度的幂级数展开。显式结果中的最低阶的扩展，提出了特定的模型，其中，在适用的情况下，同意与已知的结果。伽玛分布的运行间隔分布的新结果也提出。
2018-02-23 physics.bio-ph q-bio.CB q-bio.QM
Implications of 3-step swimming patterns in bacterial chemotaxis
我们最近发现，海洋细菌溶藻弧菌执行一个循环的3步（运行反向轻弹）运动模式，这是显着不同的2步（运行翻滚）模式的大肠杆菌。这种新的游动模式如何被溶藻弧菌的细胞调节目前尚不清楚，但其对细菌趋化性的意义是不言而喻的，并将在本文中描述。使用de Gennes介绍的方法，我们计算了细胞在线性化学梯度中执行3步模式的迁移速度，并发现自然产生双相趋化反应。这种反应对细胞适应海洋环境的意义及其与E。大肠杆菌的反应也进行了讨论。
2010-11-15 q-bio.CB
Drift and behavior of E. coli cells
大肠杆菌的趋化性在浅的化学梯度中得到了很好的理解，但它的游泳行为在陡峭的梯度中仍然很难解释。通过专注于模拟的单细胞轨迹，我们研究了趋化漂移速度对指数梯度中吸引剂浓度的依赖性。虽然平均漂移速度的最大值可以在浅梯度中的趋化性的分析线性响应理论内解释，但由于陡峭的梯度和有限数量的用于适应的受体甲基化位点而导致的漂移限制超出了微扰理论。例如，我们发现了一个令人惊讶的钉扎细胞的浓度梯度，在细胞用完甲基化位点。为了验证最大漂移的位置，我们使用微流体在精心设计的化学梯度中记录了单细胞轨迹。
2017-10-30 q-bio.CB
Signalling noise enhances chemotactic drift of E. coli
趋化性刺激信号转导到E.大肠杆菌中的蛋白质会影响细胞的随机奔跑和翻滚运动以及执行趋化性的能力。在这里，我们使用数值模拟表明，在缓慢的甲基化动力学中的中间水平的噪声增强漂移，同时不损害浓度峰附近的定位。一个最小的模型显示了这样一个最佳的噪声水平是如何从噪声的相互作用和网络输出上的电机响应的依赖性。我们的研究结果表明，细胞可以利用噪音来提高趋化性能。
2012-10-04 q-bio.CB q-bio.SC
Effect of receptor clustering on chemotactic performance of Escherichia coli: sensing versus adaptation
我们展示了传感和适应之间的竞争如何导致大肠杆菌趋化性的性能峰值，在一个详细的理论模型中使用广泛的数值模拟。受体聚集放大了来自配体结合的输入信号，这增强了趋化效率。但是，由于星系团的数量减少，大星系团也会引起总活动的大幅波动。这种活动以及由此产生的翻滚运动现在由甲基化水平控制，甲基化水平是适应模块的一部分，而不是配体结合。这降低了趋化效率。
2021-03-10 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Transient drift of Escherichia coli under diffusing Step nutrient profile
细菌如大肠杆菌（E.大肠杆菌）如果保持在空间上不均匀的化学环境中，则表现出偏置运动。在这里，我们提出了独特的时间依赖性的细菌趋化性的特点，在响应扩散的空间步骤配体配置文件。实验获得的漂移速度的时间特性与理论和蒙特卡罗模拟为基础的估计进行了比较，并可以得到很好的协议。这些结果为细菌漂移的时间响应方面带来了新的见解，在理解它们的迁移动力学方面具有深远的影响，这些迁移动力学通过向食物分子的最高浓度游泳来寻找食物，或者逃离毒药，以及更好地理解某些传染病的治疗反应特征。
2018-06-09 physics.bio-ph q-bio.CB
Strong-coupling dynamics of a multi-cellular chemotactic system
化学信号是细胞间通讯在微观水平上发生的普遍机制之一，特别是通过趋化性。这种多细胞系统通常使用连续介质，平均场方程进行研究。在这封信中，我们研究了趋化信号的随机模型。该模型的朗之万形式主义，使其适合通过非微扰分析，这使得量化的波动对弱和强耦合的生物动力学的影响计算。特别是，我们表明，（i）自定位由于自趋化性是不可能的。(ii)当聚集发生时，聚集体执行具有重整化扩散系数$D_R \propto ε^{-2} N^{-3}$的随机游走。(iii)该随机模型在细胞运动行为中表现出对于负趋化性的急剧转变，该行为在平均场Keller-Segel方程中没有平行的。
2006-07-31 physics.bio-ph q-bio.CB
Bacterial chemotaxis: information processing, thermodynamics, and behavior
大肠杆菌长期以来一直被用作模式生物，由于其途径和分子组成的广泛实验表征。以趋化性为例，它允许细菌对化学物质（如营养物质和毒素）做出反应。许多通路的显着的传感和信号的属性，现在简明扼要地总结了设计（或工程）的原则。最近，来自信息论和随机热力学的新方法已经开始解决通路如何处理环境刺激以及限制因素是什么。然而，为了充分利用这些理论上的进步，需要与单细胞实验建立更密切的联系。
2015-12-08 q-bio.CB
Quantification of Information Flow by Dual Reporter System and Its Application to Bacterial Chemotaxis
本文提出一种基于双报告系统和外源-内源噪声分析的互信息估计方法，无需测量输入分布，并以细菌趋化通路中的多个鞭毛马达为天然双报告系统验证了其生物学相关性。
2025-07-07 q-bio.CB q-bio.QM
Adaptation and Optimal Chemotactic Strategy for E. Coli
在Berg和Purcell关于细菌趋化性的生物物理学经典著作的基础上，我们找到了围毛菌E.大肠杆菌在高、低信噪比范围内。最佳策略取决于环境的特性和单个细菌的特性，因此具有高度适应性。我们回顾相关的实验测试的形式所提出的策略和它的适应性，并提出扩展他们可以测试在这个最简单的感觉处理系统的适应性的限制。
1997-06-16 adap-org cond-mat.soft nlin.AO
Rescaling of spatio-temporal sensing in eukaryotic chemotaxis
真核细胞通过形成反映细胞外化学梯度的信号分子的细胞内梯度来响应化学引诱物梯度-一种称为定向传感的能力。定量实验已经揭示了系统的两个特征输入-输出关系：首先，在静态化学引诱物梯度中，信号分子的细胞内梯度的形状由沿着细胞体的化学引诱物梯度的相对陡度而不是绝对浓度决定。其次，在输入刺激的空间均匀的时间增加时，细胞内信号传导分子被瞬时激活，使得响应幅度取决于刺激的倍数变化，而不是绝对水平。然而，赋予系统这些响应特性的潜在机制仍然难以捉摸。在这里，通过采用一个广泛使用的建模框架的方向感测，局部激励和全局抑制（LEGI），我们提出了一个假设，这两个重新缩放行为源于一个单一的设计原则，即，不变性的控制方程的输入电平的规模变换。基于LEGI的模型的分析表明，不变性可以分为两个部分，其中每一个是负责各自的响应属性。我们的假设导致一个实验测试的预测，一个系统的不变性检测相对陡度，即使在动态梯度刺激，以及在静态梯度。此外，我们表明，响应特性和尺度不变性之间的关系是一般的，因为它可以实现不同的网络拓扑结构的模型。
2016-10-25 q-bio.CB
Chemotactic response and adaptation dynamics in Escherichia coli
大肠杆菌的趋化性感觉通路的适应对于在广泛的背景浓度范围内检测化学物质是不可或缺的，最终允许细胞游向引诱剂的来源并远离驱避剂。其生化机制基于化学感受器的甲基化和去甲基化早已被人们所知。尽管适应对细胞记忆和行为的重要性，适应的动力学很难与当前精确适应的模型相协调。在这里，我们遵循的时间进程的信号在响应浓度阶跃变化的引诱剂使用体内荧光共振能量转移测量。具体来说，我们使用的适应时间课程的有效评估不同的适应模型的压缩表示。为了定量地解释这些数据，我们最后开发了一个动态模型，信号和适应的基础上吸引流在实验中，信号合作受体复合物，和多层的反馈调节适应。我们通过实验证实了改变酶表达水平和绕过去甲基化负反馈的预测效果。我们的数据分析表明，在适应大的增加显着的不精确性。此外，我们的模型预测高度调节，超快的适应，以响应吸引剂的去除，这可能是有用的细胞的快速重定向和适应中的噪声减少。
2010-05-03 q-bio.CB
Self-organized periodicity of protein clusters in growing bacteria
E.大肠杆菌在细胞两极形成簇，也沿细胞体横向形成簇，这种簇在信号传导中起重要作用。最近，使用荧光成像的实验表明，在细胞生长过程中，横向簇形成在沿细胞体大致周期性间隔的位置。在本文中，我们证明了在一个晶格模型，这种空间组织可以自发地从随机成核机制。同样的机制可以解释最近在大肠杆菌中观察到的错误折叠蛋白质的周期性聚集。杆菌
2008-08-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.CB
A connection between bacterial chemotactic network and optimal filtering
大肠杆菌的趋化网络已经在生物药理学和信息理论上得到了广泛的研究。然而，这两个方面之间的联系仍然难以捉摸。在这项工作中，我们报告这样的连接表明，一个标准的生化模型的趋化网络在数学上相当于一个信息理论上的最佳过滤动力学。此外，我们证明了实验观察到的非线性响应关系可以从最佳动态再现。这些结果表明，E.大肠杆菌趋化性被设计为在噪声条件下最佳地提取梯度信息。
2020-05-27 q-bio.CB
Optimal sensing and control of run-and-tumble chemotaxis
本文结合最优滤波与 POMDP 的 Kullback-Leibler 控制理论，推导出噪声感知下 run-and-tumble 趋化运动的最优非线性感知与控制策略，并验证其与大肠杆菌趋化性生化模型及实验数据的一致性。
2021-06-23 q-bio.CB
Theoretical results for chemotactic response and drift of E. coli in a weak attractant gradient
大肠杆菌（Escherichia coli，E.大肠杆菌）在自然环境中以一系列直线运动，被引起方向改变的翻滚打断。它通过延长在源的方向上运行的持续时间来对化学引诱物执行趋化性。当引诱剂浓度存在空间梯度时，这种偏差产生朝向其来源的漂移速度，而在均匀浓度下，大肠杆菌适应，在甲基天冬氨酸的情况下几乎完美。最近，微流控实验已经测量了大肠杆菌在精确控制的引诱剂梯度中的漂移速度，但没有通用的理论表达式。有了这个动机，我们在这里研究了一个解析解模型，基于Barkai-Leibler模型，最初引入解释完美的适应。严格的数学表达式得到的趋化反应函数和漂移速度在弱梯度的限制和假设下，完全随机翻滚。理论预测与实验结果相比，有利的，特别是在高浓度。我们进一步表明，信号转导网络减弱了浓度漂移的依赖性，从而提高了灵敏度的范围。
2010-02-08 cond-mat.stat-mech q-bio.CB q-bio.QM
Noise characteristics of the Escherichia coli rotary motor
细菌大肠杆菌中的趋化性途径允许细胞检测外部配体浓度（例如营养物）的变化。该途径调节鞭毛旋转马达，从而调节细胞的游泳行为，将它们引向更有利的环境。虽然分子成分的特点，拴系细胞实验测量的电机行为一直难以解释。在这里，我们研究了感知和信号噪声对运动行为的影响。具体而言，我们认为波动所产生的配体浓度，受体之间的信号状态，适应，蛋白质的磷酸化修饰，和电机之间的切换其两个旋转状态。我们开发了一个模型，其中包括所有的信号步骤的途径，并讨论了一个简化的版本，它捕捉了完整的模型的基本特征。我们发现，电机的噪声特性包含所有这些过程的签名，尽管幅度不同。这使我们能够解决细胞间的变异如何影响运动行为和最佳途径设计的问题。类似的综合分析可以应用于其他双组分信号通路。
2011-03-03 q-bio.CB
Effect of switching time scale of receptor activity on chemotactic performance of Escherichia coli
在大肠杆菌的趋化运动中，跨膜化学感受器在活性和非活性状态之间的转换是信号通路中最重要的步骤之一。我们研究了这种切换时间尺度对细胞趋化性能的影响。我们通过细胞的趋化漂移速度来量化性能。我们在详细的理论模型上进行了大量的数值模拟，结果表明，随着活动切换率的增加，漂移速度增加，然后饱和。我们的数据还显示，下坡运行的平均持续时间随着切换率的增加而急剧减少，而上坡运行的平均持续时间则相对缓慢地减少。我们解释了这种效果的时间变化的活动沿上坡和下坡的轨迹。我们发现，对于大的和小的切换率的性质的活动变化显示沿下坡运行，但类似的行为沿上坡运行定性不同的行为。这导致下坡运行持续时间对切换速率的更强的依赖性和上坡运行持续时间的相对较弱的依赖性。
2022-08-17 physics.bio-ph q-bio.CB
Relationship between cellular response and behavioral variability in bacterial chemotaxis
大肠杆菌的趋化性是研究信号转导的一个经典系统。该系统的显著特征是群体中的精确适应与单细胞中的大波动细胞行为共存（Korobkova等人，2004，Nature，428，574）。使用随机模型，我们发现，在非刺激细胞实验观察到的大的行为变异性是这种自适应系统的架构的直接后果。可逆的共价修饰循环，其中甲基化和去甲基化反应拮抗性地调节受体-激酶复合物的活性，在一级动力学区域之外操作。因此，控制细胞行为的受体激酶呈现S形激活曲线。该曲线同时放大了系统中固有的随机波动，并延长了响应于刺激的弛豫时间。由于随机波动会导致较大的行为变异性，而弛豫时间决定了对小刺激的平均反应持续时间，因此具有最大波动行为的细胞也显示出最大的趋化反应。最后，数字细菌的大规模模拟表明，趋化性网络被调整为同时优化细胞在缺乏营养物质的情况下的随机扩散和细胞对引诱剂梯度的反应。
2007-05-31 q-bio.CB q-bio.MN q-bio.OT
A Mathematical Description of Bacterial Chemotaxis in Response to Two Stimuli
细菌在复杂的环境中经常暴露于多种刺激，它们有效的趋化决定对于在其原生环境中生存和生长至关重要。细菌对环境刺激的反应依赖于其相应化学感受器的比例。通过结合单个细胞的信号机制，我们分析了大肠杆菌细菌群体在一维和二维环境中对两种刺激（主要是丝氨酸和甲基天冬氨酸（MeAsp））的集体运动。Kalinin等人，J. Bacteriol. 192（7）：1796-1800，2010.在适当的条件下，我们表明，如果单个细胞的主要化学受体的比例，即焦油/Tsr是小于一个特定的阈值，细菌移动到丝氨酸的梯度，如果该比例大于阈值，细菌组移动到MeAsp的梯度。最后，我们用Monte-Carlo模拟验证了理论，并验证了我们的结果与Y中的实验结果定性一致。Kalinin等人（2010年）。
2021-06-08 math.AP q-bio.CB q-bio.QM
Effect of receptor cooperativity on methylation dynamics in bacterial chemotaxis with weak and strong gradient
我们研究甲基化动力学的化学感受器作为一个{ \sl大肠杆菌}细胞在空间变化的化学引诱物环境中移动。我们考虑具有强和弱空间梯度的引诱剂浓度。在细胞沿梯度的上坡和下坡运动期间，我们测量受体簇的平均甲基化水平的时间变化。我们的数值模拟表明，甲基化动力学敏感地依赖于受体簇的大小和梯度的强度。在运行开始后的短时间内，甲基化动力学主要由通常与高受体活性相关的短运行控制。这导致在短时间内脱甲基化。但是对于中间或大时间，长运行起重要作用，并且取决于受体协同性或梯度强度，甲基化的定性变化在该时间范围内可以完全不同。对于弱梯度，无论是上坡还是下坡，在初始去甲基化之后，我们发现甲基化水平随着时间的推移而稳定地增加。类似的定性行为也观察到上坡运行期间的强梯度。然而，甲基化动力学下坡运行在强梯度显示高度非平凡的依赖于受体簇的大小。我们解释这种行为的结果之间的相互作用的信号网络的传感和适应模块。
2022-01-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Optimal Prediction by Cellular Signaling Networks
活细胞可以通过预测环境变化来增强它们的适应性。我们研究细胞中的线性信号网络如何准确地预测未来的信号。我们发现，最大的预测能力的结果从输入噪声抑制，线性外推，并选择性读出相关的过去信号值的组合。单层网络生成指数响应核，足以最佳地预测马尔可夫信号。多层网络允许振荡内核，可以最佳地预测非马尔可夫信号。在低噪声下，这些内核利用信号导数进行外推，而在高噪声下，它们利用与未来信号强相关的过去信号值。我们展示了如何负反馈和非相干前馈的共同图案可以实现这些最佳的响应函数。模拟结果表明，E.大肠杆菌可以可靠地预测浓度变化的趋化性，其响应内核的集成时间来自快速响应和噪声抑制之间的权衡。
2015-12-07 q-bio.CB q-bio.MN
Optimal Chemotactic Responses in Stochastic Environments
我们对细菌趋化性的理解大多来自对大肠杆菌的研究。然而，最近的证据表明，显着偏离E。大肠杆菌范例在其他细菌物种。这种变化可能源于不同的物种栖息在不同的环境中，从而适应特定的环境压力。特别是，这些复杂的和动态的环境可能是不好的标准的实验和理论模型表示。在这项工作中，我们研究了各种趋化策略下的一系列随机的时间和空间变化的吸引剂分布在硅片的性能。我们描述了一种新型的反应，其中细菌翻滚更多的引诱剂浓度增加时，在相反的E。大肠杆菌，并证明这种反应如何解释好氧生长的球形红细菌的行为。在这种“投机者”反应中，细菌将当前引诱剂浓度与长期平均值进行比较。当电流浓度高于平均值时，通过持续翻滚，细菌保持它们在高引诱剂浓度区域中的位置。如果目前的浓度低于平均水平，或者正在下降，细菌就会游走，寻找更有利的条件。当引诱剂的空间分布复杂但变化缓慢时，这种反应与E.杆菌
2015-03-26 q-bio.CB q-bio.PE
Optimal methylation noise for best chemotactic performance of {\sl E. coli}
E.大肠杆菌调节鞭毛马达的旋转偏向，鞭毛马达控制其奔跑和翻滚运动，以向高营养浓度的区域迁移。随机噪声在细胞生化通路中的存在对运动偏向的转换机制有重要影响，进而影响细胞的运行和翻滚。我们用激酶活性、甲基化水平和CheY- P-蛋白水平这三个随机变量的耦合时间演化来模拟细胞内反应网络，并研究甲基化噪声对细胞趋化性能的影响.在空间变化的营养物浓度分布的存在下，良好的趋化性能允许细胞快速爬上浓度梯度并在长时间限制内定位在营养物丰富的区域。我们的模拟表明，最佳的性能是在最佳的噪声强度。虽然预期对于非常大的噪声，趋化性将较弱，但违反直觉的是，即使当噪声水平下降到某一值以下时，性能也会下降。我们通过对不同噪声强度下CheY- P-蛋白水平统计的详细分析来解释这一惊人的结果。我们发现，当CheY-P水平低于一定的（噪声依赖）阈值时，细胞倾向于沿着营养物质的浓度梯度移动，这对其趋化反应产生不利影响。该阈值随着噪声的增加而降低，并且这种效应是噪声诱导的趋化性能增强的原因。在恶劣的化学环境中，当营养素随时间降解时，细胞轨迹拦截的营养素的量是有效的性能标准。在这种情况下，我们也找到了一个最佳的噪声强度，这取决于营养寿命。
2018-04-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Principles of efficient chemotactic pursuit
在趋化性中，细胞调节它们的迁移模式以响应引导物质的浓度梯度。免疫细胞被认为使用这种趋化性传感来远程检测和归巢病原体。考虑到免疫细胞可能遇到具有从固定到高度移动的巨大不同的迁移特性的多种靶标，尚不清楚哪些趋化性追踪策略同时有效和通用。我们从理论上解决了这个问题，并定义了一个可调的响应函数，将时间或空间浓度梯度映射到迁移行为。该响应函数的七个自由参数进行了数值优化，其目标是针对宽范围的目标小区特性最大化搜索效率。最后，我们对性能最好的参数集进行逆向工程，以揭示在不同生物现实边界条件下有效趋化性追求的原则。值得注意的是，数值优化重新发现了生物系统中众所周知的趋化策略，例如大肠杆菌的梯度依赖性游泳和翻滚模式。我们的一些结果也可能是有用的趋化性实验的设计和自动检测和量化目标导向的行为在测量的免疫细胞轨迹的算法的发展。
2019-02-27 physics.bio-ph q-bio.CB q-bio.QM
3D spatial exploration by E. coli echoes motor temporal variability
解开细菌空间探索的策略对于理解生命组织的复杂性至关重要。细菌运动性决定了微生物群落的时空结构，控制着感染的传播和肠道或土壤中微生物的组织。大多数用于模拟细菌运输的理论方法依赖于它们的奔跑和翻滚运动。对于大肠杆菌，运行时间分布据报道遵循泊松过程与一个单一的特征时间相关的鞭毛电机的旋转开关。然而，鞭毛电机的直接测量显示重尾分布的旋转时间源于内在的噪音在趋化机制。目前，还没有直接的实验证据表明趋化机制中的随机性影响细菌的宏观运动性。与公认的奔跑和翻滚的视觉形成鲜明对比，在这里，我们报告了野生型\emph{E. coli}的大的行为变异性，揭示了它们的三维轨迹。在短的观察时间内，一个大的分布的运行时间测量的人口，并归因于缓慢的波动的信号蛋白触发鞭毛电机逆转。在很长一段时间内，单个细菌的运动性会发生显着变化。我们证明，这样一个大的分布的运行时间在大多数实际情况下引入测量偏差。我们的研究结果调和臭名昭著的难题之间的运行时间的观察和电机开关统计。最后，我们建议，目前正在新兴的框架内进行的活性物质研究的运输特性的统计建模，应重新考虑的范围内，这种大的变化的运动功能。
2019-11-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Stiff-response-induced instability for chemotactic bacteria and flux-limited Keller-Segel equation
趋化性细菌如E.在个人层面上，Coli依赖于通过奔跑和翻滚不断地重新定位。它已被确立，运行的长度是由一个僵硬的响应的时间sensingof化学cues along the pathway.We描述了一种新的机制，图案形成源于趋化反应的刚度依赖于动力学趋化模型，其中包括最近发现的形式主义的细菌趋化性。本文证明了在空间速度空间中的非微观描述和近年来引起广泛关注的宏观方程--通量限制的Keller-Segel方程的不稳定性，其显著性质是不稳定频率保持有界，这与Turing不稳定性的情况相同.基于强大的蒙特卡罗方法的数值计算表明，在实际的参数范围内，粒子数密度的平稳均匀态是不稳定的，并且产生周期性的图案。这些理论的发展与一些生物学观察结果是一致的。
2018-01-15 math.AP nlin.AO q-bio.CB
Frequency-dependent Chemolocation and Chemotactic Target Selection
School of Natural Sciences, University of California, Merced（自然科学学院，加州大学默塞德分校）
本文提出一种时间依赖的趋化机制，通过化学信号传递实现目标选择，探讨了在单一和多个目标情况下，细胞如何根据化学信号强度和释放频率优化移动路径。
2010-07-20 q-bio.CB q-bio.QM
