进化背景下群体感应细菌的均匀与异质响应
种群与进化
2019-05-02 v1
摘要
解释合作行为的稳定性是进化理论的核心任务。我们在群体感应(QS)细菌的情形下研究这一问题，此类细菌根据种群密度调控合作性状。合作由囚徒困境建模，其中个体产生一种代价高昂的公共物品(PG)，该物品平等惠及一个划分为多个不同斑块（多级选择）的群落的所有成员。代价与收益是PG产量的非线性函数。对进化稳定性的分析导出一个关于PG表达依赖于菌落内QS个体数量的优化问题。我们发现QS种群的最优总PG产量主要取决于收益的形状。根据早先的结果，分级响应与开关式响应均可能出现。有趣的是，在单个细胞层面上，QS响应由代价的形状决定。若代价是PG产生率的凸函数，则所有QS个体作出均匀响应；若代价是凹函数，则它们以各异的ON/OFF响应作出异质响应。后一发现与近期实验观测一致，并反驳了通常将QS解释为建立细菌种群统一、同步响应机制的看法。
引用
@article{arxiv.1905.00334,
title = {Homogeneous and Heterogeneous Response of Quorum-Sensing Bacteria in an Evolutionary Context},
author = {Burkhard A. Hense and Matthew McIntosh and Johannes Müller and Martin Schuster},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.00334},
year = {2019}
}