抗生素应激下细菌生长的表型可塑性权衡——基于年龄结构模型
偏微分方程分析
2024-03-21 v1 概率论
摘要
在低浓度抗生素导致 DNA 损伤的情况下，\textit{Escherichia coli} 细菌可以随机触发一种称为 SOS 应答的应激反应。虽然这种应激反应的表达可以使单个细胞暂时克服抗生素治疗，但也会延迟细胞分裂，从而影响整个种群的生长和存活能力。为研究这种现象所产生的权衡，我们提出了一个双类型年龄结构人口模型，捕捉应激反应中观察到的表型可塑性。个体可以属于两种类型：要么是快速分裂但易死亡的“脆弱”类型，要么是慢速分裂但“耐受”类型。我们研究了从单个细胞发展而来的种群存活概率以及恒定和周期环境中的种群生长率。我们证明了这两种不同类型的适应性对描述表型可塑性参数的敏感性，在随机方法（存活概率）和确定性方法（种群生长率）之间存在差异。此外，在更真实的周期应激配置下，我们的结果表明，仅通过同时精细调节应激反应的诱导以及抗生素造成的损伤的修复效率，才能实现最佳的种群生长。
引用
@article{arxiv.2403.13415,
title = {Phenotypic plasticity trade-offs in an age-structured model of bacterial growth under stress},
author = {Meriem El Karoui and Ignacio Madrid and Sylvie Méléard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.13415},
year = {2024}
}