A Mathematical Model of Quorum Sensing Induced Biofilm Detachment
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Cell dispersal (or detachment) is part of the developmental cycle of microbial biofilms. It can be externally or internally induced, and manifests itself in discrete sloughing events, whereby many cells disperse in an instance, or in continuous slower dispersal of single cells. One suggested trigger of cell dispersal is quorum sensing, a cell-cell communication mechanism used to coordinate gene expression and behavior in groups based on population densities. METHOD: To better understand the interplay of colony growth and cell dispersal, we develop a dynamic, spatially extended mathematical model that includes biofilm growth, production of quorum sensing molecules, cell dispersal triggered by quorum sensing molecules, and re-attachment of cells. This is a highly nonlinear system of diffusion-reaction equations that we study in computer simulations. RESULTS: Our results show that quorum sensing induced cell dispersal can be an efficient mechanism for bacteria to control the size of a biofilm colony, and at the same time enhance its downstream colonization potential. In fact we find that over the lifetime of a biofilm colony the majority of cells produced are lost into the aqueous phase, supporting the notion of biofilms as cell nurseries. We find that a single quorum sensing based mechanism can explain both, discrete dispersal events and continuous shedding of cells from a colony. Moreover, quorum sensing induced cell dispersal affects the structure and architecture of the biofilm, for example it might lead to the formation of hollow inner regions in a biofilm colony.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».