细菌的细胞大小控制受外在噪声、单细胞生长与种群生长的调控

活细胞通过主动补偿大小波动来维持大小稳态。在此，我们提出了两个随机映射，通过将波动的单细胞生长速率和依赖于大小的噪声机制与细胞大小控制相结合，统一了现象学模型。一个映射适用于母机谱系，另一个适用于指数增长细胞群体的谱系树，这揭示了群体动力学改变了母机实验中测量到的大小控制。例如，根据噪声统计特性，一个 adder 在群体水平上可能变得更像 sizer 或更像 timer。我们对细菌数据的分析表明，外在噪声是细胞大小变异性的主导机制，其特征是跨生长条件下分裂大小的二次条件方差-均值关系。这一发现与所报道的添加大小相对于出生大小的独立性相矛盾，但与平均添加大小独立性方面的 adder 性质相一致。最后，我们推导出了群体生长速率增益与分裂大小噪声之间的权衡。从数据推断出的细胞大小控制量化指标与单细胞生长速率之间的相关性表明，细菌优先考虑狭窄的分裂大小分布，而非生长速率最大化。