基于模拟的微型游动体形态—功能关系发现

在十多亿年的时间里，尽管其所处物理环境施加了根本性的限制与约束，微生物仍演化出了在水生栖息地中运动导航的复杂策略。这些策略中的一个共同主题，是利用主动的细长附属结构（纤毛、鞭毛、古菌鞭毛）产生自推进。多样的选择压力和进化轨迹推动了生物微型游动体截然不同形态的出现，每一种形态都针对不同功能进行了适应，包括运动、趋性、捕食以及摄食。尽管这些复杂微尺度过程在生物学和生态学上具有重要意义，但针对这些生物及其行为的真实计算建模仍处于起步阶段。在此，我们提出了一个面向运动型微型游动体的综合性开源模拟平台，该平台能够真实捕捉这类系统所共享的普适流体动力学原理。我们展示了这种方法在解析和探索不同微型游动体物种中形态—功能关系方面的预测能力与多功能性，并为早期真核生物运动策略的多样化提供了新的见解。

十多亿年来，尽管其所处物理环境施加了根本性的局限与约束，微生物仍演化出了在水生栖息地中导航的复杂策略。这些策略的一个共同主题，是利用主动的细长附属结构（纤毛、鞭毛、古菌鞭毛）产生自推进。多样的选择压力和演化轨迹推动了生物微尺度游动体在形态上的显著分化，每一种形态都适应于不同的功能，包括运动、趋性、捕食以及摄食。尽管这些复杂微尺度过程在生物学和生态学上具有重要意义，但对这些生物及其行为进行真实计算建模仍处于起步阶段。在此，我们提出了一个面向运动性微尺度游动体的综合性开源模拟平台，能够忠实刻画这类系统所共有的普适流体动力学原理。我们展示了该方法在解析和探索不同微尺度游动体物种间形态—功能关系方面的预测能力与适用性，并为早期真核生物运动策略的多样化提供了新的见解。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.01.729272v1?rss=1

🏷️ 微型游动体 形态—功能关系 流体动力学 开源模拟平台 鞭毛运动 早期真核生物