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From sub- to superdiffusion : fractional Brownian motion of membraneless organelles in early C. elegans embryos

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Benelli, Rebecca ; Weiss, Matthias:
From sub- to superdiffusion : fractional Brownian motion of membraneless organelles in early C. elegans embryos.
In: New Journal of Physics. Bd. 23 (2021) . - 063072.
ISSN 1367-2630
DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac0853

Abstract

Fractional Brownian motion (FBM) is a prevalent Gaussian stochastic process that has frequently been linked to subdiffusive motion in complex fluids, e.g. inside living cells. In contrast, examples for a superdiffusive FBM in complex fluids are sparse, and a covering of all FBM regimes in the same sample is basically lacking. Here we show that membraneless organelles in the single-cell state of C. elegans embryos, so-called p-granules, constitute an experimental example in which the whole range of FBM processes, from the sub- to the superdiffusive regime, can be observed. The majority of p-granules is subdiffusive, featuring an antipersistent velocity autocorrelation function (VACF). A smaller fraction of trajectories shows normal diffusion or even superdiffusion with a persistent VACF. For all trajectories, from sub- to superdiffusive, the VACF, its characteristic values, and the trajectories’ power-spectral density are well matched by FBM predictions. Moreover, static localization errors, a frequent problem in single-particle tracking experiments, are shown to not affect the conclusion that p-granule motion is best described by FBM from the sub- to the superdiffusive regime.

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Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Experimentalphysik I - Physik lebender Materie
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Experimentalphysik I - Physik lebender Materie > Lehrstuhl Experimentalphysik I - Physik lebender Materie - Univ.-Prof. Dr. Matthias Weiss
Profilfelder > Advanced Fields > Nichtlineare Dynamik
Profilfelder
Profilfelder > Advanced Fields
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften; Biologie
Eingestellt am: 25 Jun 2021 06:27
Letzte Änderung: 06 Aug 2024 09:57
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/66173