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细菌的压力策略:放慢速度以避开人群
计算机模拟突出显示了细菌如何减缓生长以避免过度拥挤,这种行为可能有助于病原体控制。
来源:The Scientist在理想条件下,细菌细胞增殖呈指数级增长,将空培养皿变成茂盛的生长“草坪”。然而,随着细菌菌落的发展,“成长的烦恼”是不可避免的,因为增殖细胞必须在生长速度与过度拥挤和营养资源限制的压力之间取得平衡。其他因素,如细胞分裂时间或细胞大小的变化,进一步使这种平衡复杂化,使研究群体动态变得具有挑战性。
UScott Weady 使用模拟和建模来研究分裂的细菌菌落。
西蒙斯基金会
西蒙斯基金会 Flatiron 研究所的计算生物学家 Scott Weady 等研究人员并不依赖传统的培养皿实验,而是创建模拟来模拟细菌生长动态的特定特征。使用这些精确控制的人工环境,Weady 旨在了解细胞如何应对生命普遍面临的挑战之一:压力。
Scott Weady在这些模拟中,Weady 和他的同事观察了细胞大小,并注意到伴随菌落扩张而出现的意外模式。“我们从一个单细胞开始,它开始生长。在生长过程中,它们相互推挤,并扩展到这个大圆圈,”Weady 解释道。随着菌落粒子的繁殖,它们相互推挤,加剧了细胞拥挤并减缓了它们的增殖速度。他们的研究结果发表在《物理评论快报》上,揭示了一种适应压力的生长策略,可以帮助模拟细胞对压力源的反应,并开发控制病原体生长的新策略。1
研究结果 《物理评论快报》 1 大肠杆菌在低压力下,粒子(左)和连续体(右)模拟表明,细菌菌落因快速分裂的细胞邻居推挤它们而停止生长。
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