远距离微生物互利共生：几何结构在扩散交换中的作用

正如近期实验室研究所揭示的，扩散性代谢物的交换已知能够控制微生物种群形成的空间模式。然而，所使用的基质（如琼脂糖垫）缺乏许多自然微生物栖息地（包括土壤或动植物表面）所具有的结构化几何特征。在此，我们探讨一个重要问题：这种几何结构如何控制扩散交换和微生物相互作用。我们通过数学模型描述了一个最小结构单元内的互利共生相互作用：两个生长的储库通过一条扩散通道相连，代谢物经由该通道进行交换。该模型被应用于研究一个合成的互利共生体系，并在一个模型藻-菌共培养体系上进行了实验参数化。模型的解析解和数值解预测了远距离互利共生成功建立的条件，以及这如何往往反直觉地依赖于扩散几何结构。我们将我们的发现与理解合成及自然微生物群落中的复杂行为联系起来。