研究人员开发了新模型来展示细菌如何交流

当细菌相互作用时，它们会发出细胞信号，这些信号可以触发它们的邻居做出反应，导致它们以不同的方式表现或产生不同的物质。例如，它们可以交流以协调远离危险的动作或发光以抵御捕食者。

在BiophysicalReports发表的新研究中，来自佛罗里达州立大学和克利夫兰州立大学的研究人员制定了一个数学模型来解释细菌如何在更大的生态系统中进行交流。通过了解这个过程的工作原理，研究人员可以预测哪些行为可能会引起细菌群落的某些环境反应。

“通常情况下，合成环境中的细菌模型涉及许多描述许多事情的方程式，但它们对于不同的应用并不真正灵活，”FSU数学系助理教授BhargavKaramched说。分子生物物理研究所。“我和我的合作者所做的是创建一个灵活的数学模型，可以应用于各种实验设置。”

像Karamched团队开发的模型这样的模型有助于预测这些细菌群落如何协调活动，使设计人员能够调整群落的参数，例如不同类型细菌的种群规模或反馈回路，并针对不同的目的进行定制。例如，在两种细菌的​​种群中，拥有更多的一种细菌可能对宿主生物体是危险的，而拥有更多的另一种细菌可能是有益的。获得正确的组合至关重要，模型可帮助研究人员设计和分析他们创建的细菌群落。

“现在合成生物学缺乏的是这些通用的、灵活的现成模型，”Karamched说。“这可能无法捕捉到细菌群落中的所有细节，但它仍然捕捉到了正在发生的事情的一般框架。科学家和工程师可以用它来与他们的实验工作进行比较并向前推进。”

研究人员还根据先前发表的研究测试了他们的模型，该研究检查了细菌如何跨越大的空间间隙进行交流。之前的研究发现，细菌只需要一个正反馈回路就可以相互传递信号。但是Karamched和他的合作者的模型预测，信号分子的产生速率也必须在特定范围内才能发生协调。

“这个模型为未来测试不同应变相互作用和几何形状的广泛实验奠定了基础，”共同作者，数学与统计系副教授兼应用数据分析中心联合主任ShawnRyan说。和克利夫兰州立大学建模。

前克利夫兰州立大学学生、现任爱荷华州立大学化学工程博士生RyanGodin是这篇论文的第一作者。