创始者优势在细胞群落几何组织中的作用

自最早的显微观察以来，细胞的几何组织形式一直吸引着生物学家的兴趣。Gorgi 等人近期的研究表明，细菌菌落的组织方式（包括生物膜）可在不同物种间通过由固定初始接种位点出发的径向扩张以及接触抑制生长来解释，而几乎无需引入物种特异性机制。在此，我们通过将接种时间纳入为影响菌落组织的额外驱动因素，扩展了这一几何框架。利用关于预期菌落大小的模拟与解析模型，我们表明，错时接种可使早期接种的菌落，即奠基菌落的预期大小提高一个数量级。在符合生物学现实的生物膜生长速率下，若奠基菌落与后续菌落接种之间存在 2 天的时间滞后，则奠基菌落的预期大小约增加 10 倍；若时间滞后为 1 周，则约增加 25 倍。这些发现为优先效应提供了一个简单的几何学基础，说明仅凭时间优势本身即可产生显著的空间支配效应，并对宿主细胞与细菌细胞在“表面争夺战”中相互竞争的心血管器械具有重要意义。

自最早的显微观察以来，细胞的几何组织方式一直吸引着生物学家的兴趣。Gorgi 等人近期的研究表明，细菌菌落的组织（包括生物被膜）可以通过从固定初始接种位点出发的径向扩张和接触抑制生长，在多种不同物种中得到解释，而几乎不需要依赖物种特异性的机制。在此，我们通过将接种时间纳入为驱动菌落组织的另一项因素，扩展了这一几何框架。利用模拟以及关于期望菌落大小的解析模型，我们表明，错时接种会使早期接种的菌落，即奠基菌落，的期望大小提高一个数量级。在符合生物学实际的生物被膜生长速率下，奠基菌落与后续菌落接种之间相隔 2 天，可使奠基菌落的期望大小增加约 10 倍；而相隔 1 周，则可增加 25 倍。这些发现为优先效应提供了一个简单的几何学基础，表明仅时间优势本身就能够产生显著的空间支配效应，并对心血管器械具有重要意义；在这类器械中，宿主细胞与细菌细胞在一场“表面争夺战”中相互竞争。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731426v1?rss=1

🏷️ 创始者优势 菌落几何组织 生物膜 错时接种 优先效应 空间竞争