The Evolution of Antibiotic Production in a Spatial Model of Bacterial Competition
Notice bibliographique
Résumé
Bacteria occupy a wide range of niches with many different types coexisting. They compete directly, with some capable of producing antibiotics that kill other members of the niche. Despite this, long term survival of these ecosystems is possible. Here, we consider a lattice-based three-component system with antibiotic producers, non-producers (or cheaters), and susceptible cells competing. In our system, there is a metabolic cost tied to production rate, resulting in a decrease in growth rate for the producers. Non-producers behave as cheaters that gain the benefit of an antibiotic without the cost of producing it themselves. The susceptible cells are a faster growing different species. The model behaves in a fashion similar to the game “rock-paper-scissors", because producers beat susceptible cells, non-producers beat producers, and susceptible cells beat non-producers. We consider two spatial lattice models, one in which there is a nearest neighbour interaction between cells, and one in which the long-range diffusion of the antibiotic is explicitly included. We consider the parameter space in which the three cell types can coexist (taking into account cost and production rate), and determine the regions in which production rate is too high or too low to allow coexistence. We determine that antibiotic producers will evolve to an optimal production rate and that low-rate producers can outcompete complete cheaters (non-producers). We finally illustrate that the introduction of a fourth “resistant” cell type allows the system to survive with four members for some parameters. In other cases, addition of the resistant cells causes the extinction of the producers, which eventually favours the susceptible cells.
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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 | 0,003 |
| 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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
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 ».