| Tez Künye | Durumu | ||
| Dynamics of Pattern formation and Emergence of Swarming in C. elegans / C. elegans’taki şekil oluşum dinamiği ve sürü hareketinin ortaya çıkması Yazar:ESİN DEMİR Danışman: YRD. DOÇ. DR. AŞKIN KOCABAŞ Yer Bilgisi: Koç Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı Konu:Biyofizik = Biophysics ; Biyoloji = Biology Dizin: | Onaylandı Doktora İngilizce 2019 90 s. | ||
| 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. | |||
| 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. | |||