Modellierung der Fortbewegung des Afrikanischen Trypanosoms

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Stark
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193560768

Die Natur stellt Mikroorganismen eine Vielzahl von genialen Strategien zur Verfügung, damit diese sich in wässriger Umgebung ohne Trägheit fortbewegen können. Die entwickelten Strategien sind nicht nur in der Biologie wichtig, sondern auch in medizinischen und technologischen Anwendungen von Bedeutung. Der Einzeller Afrikanisches Trypanosom schwimmt mit Hilfe eines schlagenden Filaments, auch Flagellum genannt, das fest am länglichen Zellkörper angeheftet ist. In Experimenten wurden kürzlich starke Hinweise darauf gefunden, dass Strömungsfelder in der Nähe des Zellkörpers dem Trypanosom helfen, das Immunsystem eines Organismus zu überwinden. Da das Trypanosom bei Menschen die Schlafkrankheit verursacht, besteht starkes Interesse, alle Details seines Lebenszyklus zu erforschen. In diesem Projekt wollen wir die Kontroverse klären, in welcher Gestalt das Flagellum am Zellkörper angeheftet ist, indem wir Bewegungsmuster des Afrikanischen Trypanosoms für eine gerade und helikale Konfiguration simulieren. Dadurch werden wir ein Verständnis für seine Fortbewegung erlangen. Wir modellieren den Zellkörper als deformierbare Oberfläche und simulieren die umgebende Flüssigkeit mit der Methode der Stochastischen Rotationsdynamik. Wir werden auch der Frage nachgehen, wie das Trypanosom in Mikrokanälen schwimmt, die als einfache Realisierung von Blutgefäßen dienen, und planen Blut als viskoelastische Umgebung zu modellieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen