为什么你的拇指比小指长?回答这个问题，更一般地说，了解组织/器官如何调节它们的大小和比例，需要了解单个细胞如何控制它们的大小。细菌可能是解决这个问题的最简单的生物。细菌通常会生长到原来的两倍大小，并在中间分裂。通过重复这一过程，细菌种群达到一个狭窄而稳定的细胞大小分布，即实现了大小稳态。你现在可能会想“好吧!问题就解决了”。然而，细节决定成败——细菌如何“知道”自己已经生长到可以分裂的程度呢?

图1所示。答:当计时器规则适用时，细胞生长一段特定的时间(不管它们出生时的大小)，然后分裂。如果增长速度与初始规模无关，则无法实现规模收敛。在尺寸模型中，细胞生长直到它们达到给定的长度，然后分裂:尺寸达到稳态。在加法规则中，细胞在出生时独立地积累相同数量的质量(蓝色部分)，然后分裂。这条规则导致数代之后的大小收敛。B:当细菌形成丝状形态时，它们的分裂机制(绿色信号，FtsZ:GFP)在几个有规则间隔的位置组装。插图:信号强度作为长度坐标的函数的读出，说明了上述间隔的规律性。C:我们用于理解细胞在成丝过程中生长/分裂的数学模型认为，细胞可以被表示为具有给定长度(10)的一组杆状体，并根据分裂模式概率地探索可能的长度配置:红色部分表示可能的分裂位点。插图:细胞生长了10个单位后，要么继续伸长，要么继续分裂。

实验揭示了出生时的大小和细胞分裂时的大小之间的不同关系。因此，单元格遵循以下规则之一:计时器，筛选器，或加法器(图1)．的计时器暗示细胞，不管它们出生时的大小，都遵循一个内部时钟，在特定的时间内生长，然后分裂。这一机制表明细胞在生长和分裂后，保持其出生时的大小，不能实现大小的趋同。的筛选器暗示细胞可以测量距离，它们生长直到达到临界大小，然后分裂。这种机制当然可以纠正出生时大小的波动，从而实现收敛。最后,加法器意味着细胞从出生到分裂都积累了相同数量的质量。如图1A所示，加法器,结合对称划分(中间划分)，也导致数代后的大小收敛和稳态。大多数细菌种类，例如大肠杆菌，遵循后一种尺寸控制机制。问题解决了吗?不……再说一遍，细节决定成败。正如我们刚才暗示的那样，卵裂位置是关键:细菌如何“知道”中间在哪里?长话短说，细菌能够在常规的沿着单元格的间隔。如果细胞具有“正常”大小，则中间只形成一个分裂位点，并且发生对称分裂。然而，如果细胞生长得更长，就会产生多个分裂位点，因此，一个细胞可以在不同的位置分裂(图1B)。这跟我们有什么关系?嗯，自然界充满了例外，在压力下，例如，抗生素治疗，细胞发展成丝状形态(像意大利面一样)。丝状细胞还能实现大小平衡/收敛吗?

最近的研究表明，在成丝过程中满足加法律。然而，怎么能加法器是兼容的大小属性，“量化”多个除法位置与规则的间距?此外，既然有几个可能的乳沟地点，这次选举有多重要?为了理解经历异常生长的细胞的伸长/分裂，我们提出了一个数学模型(图1C)。细胞被建模为具有不同潜在分裂位点的一组杆状细胞。在生长/分裂过程中，细胞可能会探索不同的大小配置。有趣的是，我们发现单个细胞的大小属性可以与加法器在种群水平上，观察到的出生时大小与划分之间的相关性与划分模式(如靠近中间、靠近极点等)无关，实现了大小收敛。我们还分析了实验数据，得出结论大肠杆菌在成丝过程中，细胞更有可能遵循一种倾向于靠近两极的分裂模式。总之，我们的研究阐明了异常生长的官方manbetx手机版细胞如何能够实现大小稳态，并为理解逆境条件下细菌菌落的表型多样性铺平了道路。

Yanyan陈¹，哈维尔Buceta^1、2
1利哈伊大学生物工程系，Iacocca Hall, 111 Research Dr, Bethlehem, PA, USA官方manbetx手机版
²利哈伊大学化学与生物分子工程系，Iacocca Hall, 111 Research Dr.， Bethlehem, PA, USA官方manbetx手机版

出版

反常生长过程中细菌大小控制和体内平衡的马尔可夫方法。
陈毅，Baños R, bueta J
2018年6月25日

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