灾难响应环境中微生物种群的切换与生长

相变异，即基因表达替代状态之间的随机切换，在微生物中很常见，并且可能对应对变化的环境很重要。我们使用一个理论模型来评估这种切换是否是在偶尔发生灾难事件的环境中生长的良好策略。我们发现切换可能是有利的，但仅当环境对微生物种群有响应时。在我们的模型中，微生物在两种具有不同生长率的表型状态之间随机切换。环境会发生突然的“灾难”，其概率取决于种群的组成。我们推导出种群生长率的一个简单解析结果。对于响应性环境，会出现两种替代策略。在“无切换”策略中，种群最大化其瞬时生长率，而不考虑灾难。在“切换”策略中，微生物的切换率被调整以最小化环境响应。哪种策略最有利取决于模型参数。先前的研究表明，当环境以非响应方式在多个状态之间变化时，微生物切换可能是有利的。在这里，我们展示了相变异在允许微生物在灾难响应环境中最大化其生长方面的替代作用。