指数增长种群中瞬态振荡与早期随机性之间的竞争
种群与进化
2024-08-05 v3 生物物理
摘要
最近研究表明，从单个细胞开始生长的细菌种群其指数增长率因早期同步分裂爆发而呈现瞬态振荡。这些振荡被细胞大小调控增强，并包含关于单细胞生长统计的信息。本文中，我们报告了这些振荡随生长率变异性变化而发生的一类相变。在相变点以下，这些振荡渐近地变为确定性并可被实验测量；而在相变点以上，种群生长中的随机性主导振荡并掩盖所有关于单细胞生长统计的信息。解析计算的相变点大致对应于单细胞生长率 的变异性，落在生理相关参数范围内。此外，我们表明即使初始状态包含具有异相分裂周期的多细胞，振荡也可随机涌现。我们证明这些振荡的振幅与相位是随机的，并在相同初始条件的重复测量中变化。我们给出了典型振荡振幅以及在振幅降至给定测量阈值前代数的解析表达式与数值估计，针对多种生长条件下的大肠杆菌（E. coli）。
引用
@article{arxiv.2310.20011,
title = {Competition between transient oscillations and early stochasticity in exponentially growing populations},
author = {Yaïr Hein and Farshid Jafarpour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.20011},
year = {2024}
}