Можно было бы представить, что в конечном итоге останутся только микробы-убийцы, потому что все микробы, не являющиеся убийцами, или чувствительные микробы, умрут. Но это не так. Как в дикой природе, так и в экспериментах in vitro чувствительные микробы сохраняются.
Этот вопрос вызвал интерес у математика Роберта Синклера, профессора Окинавского института науки и технологий, который возглавляет отдел математической биологии.
Синклер впервые услышал о микробах-убийцах от профессора. Александр Михеев в отделе экологии и эволюции ОИСТ. Он считает, что дизайн университета способствует взаимодействию между исследователями. «Я бы никогда не узнал о микробах-убийцах, если бы учился в обычном университете», — объяснил Синклер.
Михеев, который часто использует пекарские дрожжи в качестве объекта микробиологических исследований, следил за новыми исследованиями того, как конкретные вирусы превращают отдельные дрожжевые клетки в убийц. «Вы можете посмотреть на этот вопрос шире, — пояснил Михеев, — как на« Что происходит, когда у вас разные стратегии выживания? »?’Мы не можем видеть большую часть микробного мира, и он управляется другими законами, чем наш собственный."
В прошлом исследователи показали, что производство большего количества потомства было ключом к выживанию чувствительных микробов. Если бы чувствительные микробы имели более высокую скорость воспроизводства или воспроизводили гораздо больше потомства, чем микробы-убийцы, микробы-убийцы никак не могли убить их всех.
Но никто не мог присвоить число, чтобы точно показать, насколько более плодовитыми должны быть чувствительные микробы.
Как математик Синклер видел вопрос иначе: в терминах бесконечности. «Существует много бесконечностей, — сказал Синклер, — и все они совершенно разные."В этом случае он задавался вопросом, может ли только бесконечно малое изменение скорости воспроизводства иметь значение между устойчивостью чувствительных микробов и их гибелью. Вместо того, чтобы моделировать сотни сценариев, каждый с немного меньшей разницей в скорости воспроизведения, он создал бы доказательство и обнаружил.
Синклер написал уравнения, похожие на модель логистического роста, стандартную теорию, отражающую рост населения.
Затем он проанализировал уравнение, чтобы определить, сколько еще потомков необходимо воспроизвести чувствительной линии, чтобы выжить. Он обнаружил, что нет необходимости измерять скорость воспроизводства между чувствительными людьми и убийцами.
Пока чувствительный штамм имеет более высокую скорость размножения, он может сосуществовать с микробами-убийцами. Его результат был опубликован 14 июля 2014 года в Frontiers in Microbiology.
Помимо решения головоломки с микробами-убийцами, анализ Синклера необычен, потому что он обсуждает бесконечно малые. Эта идея обычно ограничивается чистой математикой, потому что трудно смоделировать бесконечность. «Движение к бесконечности создает проблемы», — объяснил Синклер. "Могут случиться вещи, которых вы не ожидаете."Применение бесконечно малого к реальной ситуации устраняет разрыв между чистой математикой и прикладной математикой. «Дело не в том, что эти темы настолько чудовищно различаются», — сказал Синклер. "Я хотел бы разрушить эту искусственную границу чистой математики и прикладной математики."