Geri Dön

Dynamics of Pattern formation and Emergence of Swarming in C. elegans

C. elegans'taki şekil oluşum dinamiği ve sürü hareketinin ortaya çıkması

  1. Tez No: 592748
  2. Yazar: ESİN DEMİR
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AŞKIN KOCABAŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyofizik, Biyoloji, Biophysics, Biology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 90

Özet

Doğal ortamındaki çoğu hayvan, çevrelerindeki zorlu şartlar ile mücadele edebilmek için toplu hareket etmektedir ve kompleks şekiller oluşturmaktadır. Hayvanların hareketliliği, populasyon yoğunluğu ve kimyasal belirtiler gibi çeşitli fiziksel ve biyolojik faktörler bu süreçte önemli rol oynamaktadır. Ancak duyusal bilginin bütün bu faktörler ile nasıl bir etkileşimde olduğu ve toplu cevap ile toplu şekil oluşumunu nasıl etkilediği henüz pek bilinmemektedir. Biz bu araştırmada, Caenorhabditis elegans isimli model organizmayı, oksijenin algılanması, toplu şekil oluşumu ve sürü hareketinin aktif hayvan kümelerinde ortaya çıkması arasındaki ilişkiyi çalışmak için kullanıyoruz. Binlerce hayvan bakteri üzerinde biriktiğinde, bakteriden dolayı oksijendeki düşüş ile hayvanların yavaşladığını ve bu durumun hareketten tetiklenen faz ayrımına sebep olduğunu bulduk. Üç ilişkili faktör – bakterinin biriktirilmesi, oksijene yönelim ve populasyon yoğunluğu- birlikte rol oynamakta ve toplu şekil oluşumunun dinamiğini kontrol etmektedir. Birçok ara aşamadan sonra, hayvan kümeleri sürü fazına geçmekte ve toplu bir şekilde bakteri üzerinde hareket etmektedir. Ek olarak, teorik modelimiz genetik farklılıklar ve oksijene olan duyarlıktan kaynaklanan davranış farklılıklarını da kapsamaktadır. Bütünüyle bizim çalışmamız birçok yeni fiziksel anlayış ve sinir hücrelerindeki duyarlılık, toplu dinamik ve şekil oluşumu arasındaki kompleks ilişkiyi araştırabileceğimiz yeni bir platform sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

Many animals in their natural habitat exhibit collective motion and form complex patterns to tackle environmental difficulties. Several physical and biological factors, such as animal motility, population densities, and chemical cues, play significant roles in this process. However, very little is known about how sensory information interplays with all these factors and controls the dynamics of collective response and pattern formation. Here, we use a model organism, Caenorhabditis elegans, to study the direct relation between oxygen sensing, pattern formation, and the emergence of swarming in active worm aggregates. We find that when thousands of animals gather on food, bacteria-mediated decrease in oxygen levels slowed down the animals and triggers motility-induced phase separation. Three coupled factors—bacterial accumulation, aerotaxis, and population density—act together and control the dynamics of pattern formation. Through several intermediate stages, aggregates converge to a large-scale swarming phase and collectively move across the bacterial lawn. Additionally, our theoretical model captures behavioral differences resulting from the genetic variations and oxygen sensitivity. Altogether, our study provides many physical insights and a new platform for investigating the complex relationship between neural sensitivity, collective dynamics, and pattern formation.

Benzer Tezler

  1. Manipulation and control of collective behavior in active matter systems

    Aktif madde sistemlerinde kollektif hareketin kontrol ve manipülasyonu

    ERÇAĞ PİNÇE

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. GIOVANNI VOLPE

  2. Logistic cellular automata

    Lojistik otomatik hücreler

    MUHAMET IBRAHIMI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Biyofizikİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN

  3. Örgüt topluluklarında yeni örgüt formlarının oluşumu: Türkiye ve Avrupa bağlamında bir araştırma

    Formation of new organizational forms in organizational populations: A study in the context of Türkiye and Europe

    SENCER ÖZEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İşletmeGalatasaray Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NACİYE AYLİN ATAAY SAYBAŞILI

  4. Floaters on faraday waves: Clustering and heterogeneous flow

    Başlık çevirisi yok

    CEYDA SANLI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of Twente

    PROF. DR. DETLEF LOHSE

    DR. DEVARAJ VAN DER MEER

  5. Salon mobilyalarının dönüşümlerinin incelenmesi: Gündelik yaşamda salon fikri, mobilya edinme dinamikleri ve kullanım pratikleri

    An investigation of transformation of living room furniture: The idea of living room, furniture acquirement dyamics and use practices

    ESRA NASIR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞEBNEM TİMUR ÖĞÜT

    DOÇ. DR. HAVVA MELTEM GÜREL