存在接触介导宿主休眠时的微生物病毒流行病

我们研究了一个基于个体的随机模型，用于探讨宿主-病毒系统的种群动力学，其中微生物宿主在接触病毒粒子后可能转入休眠状态，从而逃避感染。Bautista 等人 (2015) 在一种古菌宿主中描述了这种接触介导的防御机制，而 Jackson 和 Fineran (2019) 以及 Meeske 等人 (2019) 描述了细菌宿主相关的由 CRISPR-Cas 诱导的休眠防御机制，以遏制噬菌体流行病。我们首先分析了休眠相关模型参数对新病毒入侵既有宿主种群的概率和时间的影响。在随机系统中成功入侵的前提下，我们进一步表明，在大型宿主种群中（以大概率）出现的持续性病毒感染（“流行病”）可以由一个共存平衡点的存在性来确定，该平衡点对应于作为我们模型确定性多粒子极限而产生的动力系统。这是对 Beretta 和 Kuang (1998) 所考虑动力系统的扩展，已知该系统会经历 Hopf 分岔并产生“富集悖论”。在我们的系统中，我们验证了额外的休眠组件至少在某些参数范围内能够防止相关的稳定性丧失。最后，我们表明，与没有此特性的宿主种群相比，接触介导休眠的存在使宿主种群能够达到更高的平衡规模，同时仍能避免持续的流行病。