饥饱循环下细菌种群的动力学
种群与进化
2020-04-01 v4 生物物理
摘要
自然环境中的细菌种群会经历随机的环境波动，此外，环境也受细菌活动影响，因为它们消耗底物并排泄各种化学物质。本文中，我们通过一个具有生长速率与生长得率或死亡率之间权衡关系的简单随机模型，研究在被称为“饥饱循环”的富底物条件与饥饿条件反复循环下种群动力学与进化的可能结果。在模型中，饱期（富底物）由随机的底物添加事件引发，而饥期（饥饿）则因细菌消耗所供给的底物而产生。在反复的饥饱循环下，细菌种群倾向于提高生长速率，尽管由于权衡关系这往往会使总种群规模减小。模型分析表明，生长速率与死亡率之比成为种群的有效适应度。因此，生长与死亡率之间权衡的函数形式决定了细菌种群是否最终作为进化结果而灭绝。我们进而表明，饱期内添加底物的增加会加速灭绝。总体而言，该模型揭示了反复饥饱循环下非平凡的可能结果。
引用
@article{arxiv.1910.05673,
title = {Dynamics of bacterial populations under the feast-famine cycles},
author = {Yusuke Himeoka and Namiko Mitarai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.05673},
year = {2020}
}