细菌种群增长率与个体细胞控制其大小有关

当家庭婚礼似乎彼此重合时，这种现象是有原因的。个人和他们的第一代表亲往往年龄相近，所以他们的婚礼通常发生在相似的时间范围内。但是，对于大家庭成员来说，第二和第三堂兄弟的婚礼往往更加分散。这是因为一代人与下一代人之间的时间变化，这意味着家庭代代相传。

来自物理学和天文学系的宾夕法尼亚大学博士后Farshid Jafarpour在Andrea Liu实验室进行的一项新研究表明，在细胞生物中，例如细菌，生成时间的变化不会累积多代。他提出了一篇发表在“物理评论快报”上的新理论，该理论描述了调节个体细胞大小的因素如何影响整个人口的增长率。

与动物和植物不同，细菌通过增加大小来增加其种群的大小，然后分成两半以产生两个新的细菌细胞。通过研究定期分裂的细菌(称为指数生长期)，Jafarpour能够开发出一种数学描述人口增长这一基本阶段的模型。“如果你想研究细菌生长的物理特性，你真的想要去除所有其他不属于生长阶段的部分，”他说。

Jafarpour使用数学方程式，计算机模拟和生物实验数据的组合，跟踪个体细菌细胞的生长。他惊讶地发现，该模型预测细菌会在“同步爆发的分裂”中以较慢和较快的速度爆发之间振荡，而不是以恒定的速率增长。这些人口水平的增长振荡现在为生物学家思考和研究人口动态提供了一种新的数学方法。

以前，生物学家知道细菌种群的生成时间与个体细胞的大小直接相关。例如，如果细菌生长太久，其子细胞较大，它们必须提前分裂以补偿它们的大小差异。这个过程称为单元大小调节，它还消除了生成时间的一些变化，这使得分割时间保持彼此同步的时间比先前预期的长得多。正是这种细胞大小调节的个别指标似乎也引起了Jafarpour模型中增长率的振荡。

“生成时间的变化有两个不同的来源：增长的变异性和分裂的可变性，”Jafarpour解释说。“有趣的结果是，细胞大小调节完全抵消了分裂的变异性，因此唯一剩下的就是单个细胞生长的变化。而且，因为它更小，所以振荡持续时间比你长得多我会期待的。“

这个新模型现在可以被生物学家用来获取有关个体生长速率变化的信息，这些信息很难在实验室中测量，但对于研究细菌进化非常重要。虽然这种模型在用于研究其他物种之前需要进行一些修改，但Jafarpour认为，帮助生物学家更好地了解物种中细菌种群增长的物理因素，这只是物理学可以支持的工作的众多方法之一。生物学家。

“自20世纪50年代以来，随着DNA结构的发现，生物学已经变得更加专注于找出机制的分子基础，但现在我们已经达到了我们必须回去做更多定量研究的水平。物理学家有着悠久的传统与现实世界系统合作，知道如何应用数学中开发的大量定量方法，并了解哪些变量是相关的，哪些变量不相关，“Jafarpour说。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！