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系统规模对群体行为的效果
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN914[电子电信—通信与信息系统;电子电信—信息与通信工程]
  • 作者机构:[1]江西师范大学数学与信息科学学院:南昌330022, [2]江西师范大学化学与化工学院,南昌330022, [3]中山大学数学与计算科学学院,广州510275
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:91230204,30973980)、中山大学广东省计算科学重点实验室开放基金(批准号:20120611)、江西省教育厅科学技术研究项目(批准号:GJJ13218)、江西师范大学科研计划(批准号:3092)和江西师范大学博士启动基金(批准号:4166)资助的课题.
中文摘要:

影响细胞群体行为的因素是多种多样的,除了以前研究的细胞通讯方式和环境因素外,还与现有文献没有或很少研究的细胞数目(即系统规模)有关.本文研究了系统规模对一类合成多细胞通讯系统的聚类行为的影响.在该系统中,单个系统是由压制振动子和基于延迟的松弛振子整合而成的振子,而振子之间通过群体感应机制相互耦合.通过分岔分析和数值模拟发现:细胞数目的增加不仅可以改变平衡态聚类稳定性区间的大小并诱导新的聚类行为,而且有利于扩大平衡态聚类的吸引域,表明细胞分化可能与系统规模有密切关系;细胞数目的增加还可以极大地丰富平衡态聚类和振动聚类的表现形式和共存方式,为生物体对环境的适应性提供了良好的基础.我们的结果不仅扩充了耦合系统的动力学行为,也为理解多细胞现象奠定了基础.

英文摘要:

There are many factors to influence the population behavior of cells. Except for the ways of cellular communication and the cellular environment, Which have been considered in the previous studies, the number of cells (or system size) that has been little considered before is also an important factor. This article investigates effects of system size on clustering behavior in a synthetic multicellular system, where individual oscillators are an integration of repressilator and hysteresis-based oscillators and are coupled through a quorum-sensing mechanism. By bifurcation analysis and numerical simulation, we find that increasing the cell number not only can change the size of the stability interval of steady state clusters and induce new clustering behaviors, but also benefits the enlargement of the attraction basin of steady state clusters, implying that cell differentiation may be closely related to the system size. In addition, such an increase can greatly extend the kinds and coexisting modes of steady state and oscillatory clusters, which would provide a good basis for the adaptability of organisms to the environment. Our results have extended the connotation of dynamics of coupled systems and also may be the foundation for understanding multicellular phenomena.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876