Bakterien zu entgehen weißen Blutkörperchen wie Antilope hungrigen Tiger entkommen

Mathematisch gesprochen, die Art und Weise, die ein Tiger berechnet, dass eine Herde Antilopen ein weißer Blutkörperchen angreifen eine Kolonie von Bakterien ähnelt. Das ist das Ergebnis eines neuen Papiers durch ein internationales Team von Physikern, Veröffentlichungen im Journal von Physik A: mathematische und theoretische.

Dies, könnte wiederum die komplizierte Dynamik des tierischen Verhaltens, sowie beleuchten, wie bakterielle Eindringlinge können Angriff ausweichen und trotz der Bemühungen des Immunsystems überleben. "Wir erwarten dies für eine recht gute Näherung für viele Tiere," sagte Hauptautor Ralf Metzler, der Universität Potsdam in Deutschland, in einer Erklärung.

Räuber/Beute mathematische Modelle sind praktisch ein Arbeitspferd in Bereichen wie Ökologie, Biologie und Epidemiologie, was ein praktisches Mittel studieren, wie die Natur ein ökologisches Gleichgewicht hält. Z. B. Mitglieder der berüchtigten Cordyceps -Familie der Pilze – über 400 verschiedene Arten in allen — Ziel verschiedene Insektenpopulationen (Ameisen, Libellen, Kakerlaken, Blattläuse oder Käfer, in der Regel).

Der Pilz streut Sporen in der Luft, das land auf Wirtskörper, arbeitet im Inneren und sprießen lange Ranken in den Host Gehirn erreichen. Dann gibt es Chemikalien, die den Armen Host in die Pilze Zombie Sklaven zu verwandeln. Der Pilz verbraucht langsam das Gehirn, bis es durch den Host Kopf platzt, Streuung noch mehr Sporen in der Luft, mehr ahnungslosen Gastgeber zu infizieren. Es ist ziemlich erschreckend, vor allem für diese Arme Bullet Ant:

Aber Cordyceps dient einen wichtigen Zweck: Kontrolle der Bevölkerung von verschiedenen Schädlingen. Die Dynamik ausspielen etwas gefällt das. Wenn Sie sagen, eine Ameise Bevölkerung so viel wächst, dass es um die verfügbaren Ressourcen, um die Kolonie zu überwältigen droht, beginnt die Pilz-Bevölkerung zu erhöhen, schrittweise Ausdünnung der Herde, so zu sprechen. Die Ameise Bevölkerung beginnt zu vermindern, was bedeutet, dass es weniger Hosts für die Pilze zu infizieren, so auch ihre Zahl zu verringern. Starten Sie dann die Ameisen vermehren, und der Kreislauf beginnt von neuem.

Das ist eine Version von einem Räuber/Beute-Modell. Metzler und seine Kollegen entschied sich für eine andere Version:, die von einem einzigen Räuber eine Herde von Beute jagen. Denken Sie an ein Löwe oder ein Tiger jagt nach einer Antilope Herde oder ein Wolf laden eine Herde Schafe – oder sogar weiße Blutzellen homing in einer Kolonie von Bakterien.

Ihre Analyse ergab zwei verschiedene Phasen der Jagd. Anfangs ist der Predator Bewegung am besten durch einen so genannten Random-Walk, beschrieben, wie es für seine Beute sucht. Dies beinhaltet ein bisschen an einem Ort suchen, dann Umzug in ein anderes wahrscheinlich vor Ort in der Nähe und auf der Suche es und so weiter. Dies ist auch eine gute Futtersuche Strategie für die Beute.

Sobald die Räuber die Beute entdeckt hat, jedoch die Dynamik, mehr von einer ballistischen Flugbahn verschieben: der Tiger will nun den Abstand zwischen sich und seine Beute in der Nähe so schnell wie möglich, während die Beute den Angriff beginnt Ausweichmanöver Reaktion umgehen will.

Die Forscher fanden heraus, dass der Ladevorgang Tiger und die Beute nun bewegen, als ob durch eine Feder verbunden (siehe Bild oben). Chancen sind Sie über Hookes Gesetz im naturwissenschaftlichen Unterricht gelernt: der Kraftaufwand zu erweitern oder eine Feder durch einen bestimmten Abstand zu komprimieren ist proportional zur Distanz. Der Tiger Gebühren, die Antilope beginnen, Zick-Zack und Scatter, den Angriff auszuweichen, und wenn der Tiger schließlich die Entfernung schließt, fällt eine Antilope.

Line Of Sight entpuppt sich als ziemlich wichtige wie diese Dynamik ausspielen – je besser die Beute ist in der Lage, vor Ort einzugreifen Raubtiere, desto besser seine Überlebenschancen. Also die Physiker ihre Modell dieses Element hinzugefügt. Überraschenderweise fanden sie, dass das Raubtier Sehvermögen nicht so kritisch ist. Raubtiere profitieren mehr von Sehschwächen der Beute als aus jeder bessere Sicht ihrer eigenen.

Und manchmal besonders große Herden können auf jede andere Weise erhalten, wie sie klettern, um ein Aufladen Raubtier zu entkommen. Andere Studien haben gezeigt, dass Herden ihre Überlebens-Chancen erhöhen können, durch clustering auf Arten, die möglichen Flucht-und Rettungswege zu optimieren. Vielleicht ist das wie bestimmte bakterielle Kolonien verwalten, ein weißer Blutkörperchen Angriff zu überleben.

Es ist nur ein weiteres Beispiel für die Macht der Mathematik um verborgene Zusammenhänge zwischen Systemen herauskitzeln, die auf der Oberfläche nichts gemein zu haben scheinen.