最近我中心白凡副研究员在顶级物理期刊Physical Review Letters第108期发表了题为“Coupling between switching regulation and torque generation in bacterial flagellar motor” 的论文，用数学模型阐释了力学环境对细菌鞭毛马达反转的影响机制。
生物体具有“趋利避害”的本能。哪怕是只有几微米大小的初级生物形式-细菌，已经具有游向营养物，逃离危害物的能力。大肠杆菌(E.coli)的信号传导网络(signal transduction network)作为生物体信号传导最简单的一个例子，得到了广泛深入的研究。研究表明，大肠杆菌细胞表面分布的receptor能够感知外界环境的变化，并将这种变化传递反映为信号传递蛋白CheY的磷酸化浓度。磷酸化的CheY蛋白在细菌胞质内扩散，最终结合到细菌鞭毛马达的底部，导致马达多次反转，从而改变细菌运动的方向。过去的研究只发现了这种化学过程影响细菌鞭毛马达的反转，然而美国科学家Howard Berg组在2003年发表于Nature杂志上的结果首次揭示细菌所处的力学环境一样能影响细菌鞭毛马达的反转，其机制一直没有得到很好的解释。
在这篇文章中白凡副研究员与日本大阪大学難波啓一教授，美国Virginia Tech邢建华教授合作，在细菌鞭毛马达反转的conformational spread mechanism的基础上引入平均场近似理论，巧妙地用一个简单数学模型解释了外界力学环境对细菌鞭毛马达反转的影响机制。该模型的提出，为检验细菌对外界力学环境产生反应的实验研究奠定了理论基础，能带动一系列实验工作的开展。
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