Чтобы выдержать и расширить колонию, бактерии, прежде всего, требуют достаточных питательных веществ. Перемещение медленно означало бы, что питательные вещества скоро израсходованы, но предприимчивые бактерии, которые решают съехать быстро в поисках земли Cockaigne, могут закончить тем, что чувствовали себя одинокими.
«Я должен остаться, или я должен пойти?»Какая стратегия предлагает лучшие перспективы организмов? Нужно специализироваться на росте или миграции, или быть универсалом и регулировать уравновешенный курс?
Это – вопрос, который был обращен теоретическими биофизиками в группе профессора Эрвина Фрэя LMU в НИМЕ (Инициатива Наносистем Мюнхен). «Мы разработали специальную математическую модель, в которой эти стратегии конкурируют друг с другом», объясняет Мэттиас Рейтер, первый автор исследования. «И эта модель позволяет нам доказать, что универсалы являются самыми успешными».До сих пор такие эксперименты были только выполнены на гомогенных бактериальных культурах, состоящих из генетически идентичных клеток. Теоретики LMU первые, чтобы вычислить поведение разнородной Бациллы subtilis население. С этой целью они назначают фиксируемую ставку миграции на каждую бактерию, которая унаследована ее потомством.
Этот уровень определяет пропорцию времени, которое организмы проводят в подвижном государстве, в противоположность тому, чтобы быть занятым питательным внедрением и быстрым увеличением. В моделируемом сценарии бактерии, например, отобраны в центре пластины, содержащей питательные вещества. Они постепенно потребляют питательные вещества, доступные в местном масштабе, и вынуждены колонизировать безлюдную территорию.
Борьба за лучшие местаМодель показывает, что, первоначально, есть интенсивная борьба за ограниченные ресурсы на краю оккупированной территории. Во время этой фазы люди, которые воспроизводят быстро и занимают как можно больше места, – в преимуществе. Но они скоро заменены колониями универсалов, которые посвящают равное время миграции и быстрому увеличению.
Они постепенно распространяемые, формирующиеся сектора.Мюнхенские теоретики объясняют это поведение с точки зрения скорости вторжения так называемых фронтов Фишера.
Эта скорость максимальна в случае баланса между ростом и подвижностью. Первоначально, колонии, которые избегают крайностей индивидуальные секторы формы, пока они в конечном счете не занимают весь фронт вторжения.
«Мы намереваемся проверить наши результаты экспериментально в сотрудничестве с биологами, чтобы сравнить нашу теорию с экспериментальной работой», говорит Эрвин Фрэй. «Даже было бы возможно расширить модель на более сложные экосистемы, так как это может, в принципе, быть передано всем явлениям расширения диапазона, в которых рост и подвижность – дополнительные навыки».