微生物不断在外部渗透压相差悬殊的环境之间转换。然而,目前还缺乏将物理约束和生物调节相结合的微生物渗透反应理论。我们在此提出了这样一种理论,利用被动反应和主动调节的时间尺度分离。我们证明,渗透调节物质的产生和细胞壁合成的调节有助于细胞应对细胞内拥挤效应并适应广泛的外部渗透压。此外,我们预测了一个阈值,高于该阈值细胞就无法生长,这种阈值在细菌和酵母中普遍存在。有趣的是,该理论预测,由于细胞壁合成调节,外部渗透压突然下降后,细胞生长会急剧加速。我们的理论合理化了裂殖酵母在振荡渗透扰动后观察到的异常快速生长,预测的生长率峰值与实验测量值定量匹配。我们的研究揭示了渗透反应的物理基础,对微生物生理学产生了深远的影响。17
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