¿Modelos continuos o individuales para suspensiones de microorganismos nadadores?

Este artículo seguirá la mecánica de fluidos del comportamiento colectivo en suspensiones de microorganismos nadadores desde el inicio de la colaboración del autor con el difunto John Kessler en 1984, concentrándose exclusivamente en algas móviles, especialmente aquellas que son bottom-heavy, por lo que nadan hacia arriba y son más densas que el agua. Los experimentos de laboratorio de Kessler revelaron patrones de bioconvección en cámaras poco profundas y concentración poblacional en el eje del flujo descendente en tuberías debido a la girotaxis. Desarrollamos un modelo continuo para explicar las observaciones y este resultó cualitativamente y en cierta medida cuantitativamente muy satisfactorio. Sin embargo, el modelo incorpora varias suposiciones simplificadoras, las cuales serán cuestionadas e identificaremos aquellas que deben modificarse (o abandonarse). En particular, cuando una suspensión no es diluida, por lo que las interacciones hidrodinámicas célula-célula son significativas, el modelo continuo debe reemplazarse por un modelo basado en individuos, y al aplicar un modelo a una suspensión de microorganismos reales en presencia de límites rígidos, es necesario indagar qué condiciones de frontera deben aplicarse a nadadores individuales así como a colecciones de ellos. Resultados recientes que se discutirán incluyen (a) la predicción de viscosidad aparente negativa en suspensiones de pullers bottom-heavy ascendentes (no pushers) y (b) la observación de que ciertas células algales responden a la presencia de una pared cuando parecen estar demasiado lejos para contacto o incluso interacción hidrodinámica.