表型依赖性变异与细菌种群中耐受性的涌现
种群与进化
2021-11-17 v2 统计力学
生物物理
摘要
生态与进化动力学历来被认为在广泛分离的时间尺度上展开。然而，这两类过程如今已被充分证明比传统假设要紧密得多，尤其在微生物群落中。基于此动机，此处我们细察近期实验结果，其显示了在实验室条件下周期性暴露于抗生素压力的细菌种群通过滞后期快速进化出耐受性的证据。特别地，单细胞滞后时间的分布将其平均值演化至近似契合抗生素暴露时间。此外，分布发展出右偏重尾，揭示存在滞后期异常大的个体。在此，我们开发一个简约的基于个体的模型来模拟实验装置的实际人口过程。个体由单一表型性状表征：其固有滞后期，该性状以变异传递给后代。该模型（其中一个版本中表型变异幅度随亲代滞后期增大）能够相当好地复现关键经验观测。进一步，我们开发一个通用数学框架，使我们能通过宏观方程以良好精度描述该随机模型的性质，该方程推广了群体遗传学中的Crow Kimura方程。从更广阔视角，本工作为旨在处理更一般生态-进化问题的数学框架提供了基准，从而铺就了进一步的研究途径。
引用
@article{arxiv.2109.08416,
title = {Phenotypic-dependent variability and the emergence of tolerance in bacterial populations},
author = {José Camacho Mateu and Matteo Sireci and Miguel A. Muñoz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.08416},
year = {2021}
}