弯曲膨胀基底上拮抗生物与细胞竞争的成核

我们考虑具有拮抗相互作用的空间分布扩散生物种群的动力学。这类相互作用出现在许多长度尺度上，从针对杂交体的选择所驱动的千米级动物分布区动态，到分泌毒素的微生物种群间的微米级相互作用。我们发现，拮抗生物界面处的动力学线张力抑制了小克隆簇的存活概率：该线张力引入了一个临界簇尺寸，具有选择优势的有机体必须达到该尺寸才能确定性地在种群中扩散。我们计算了存活概率关于选择优势 $\delta$ 与拮抗相互作用强度 $\sigma$ 的函数。与简单的达尔文式选择优势不同，当 $\sigma>0$ 时，存活概率强烈依赖于菌株的空间扩散常数 $D_s$，且在两物种均更具运动性时存活受到抑制。最后，我们研究了在生长球形细胞簇（如血管球形肿瘤表面）前沿的单个突变细胞的存活概率。前沿的膨胀与曲率通过改变化核细胞簇的临界尺寸，显著提升了存活概率。