新模型发现之前的细胞分裂计算忽略了分子尺度的驱动因素

当单个细菌细胞在快速生长期间分裂成两个时，一旦达到预定大小，它就不会分裂成两半。相反，数据显示，一旦细胞增加了一定的质量，就会分裂。

这两个过程听起来很相似，但它们各自带来不同的风险。许多研究人员认为，如果细胞达到一定大小后分裂，这对细胞来说是更安全的选择。

然而，肯尼斯·P·迪特里希艺术与科学学院的新数学模型表明，风险可能被错误计算，因为之前的计算忽略了分子尺度上细胞分裂的驱动因素。他们的研究结果发表在《物理评论快报》杂志上。

“在分裂之前尝试达到目标大小似乎是保持精确细胞大小的最佳策略，”物理和天文学系副教授安德鲁·穆格勒说。“但是当你观察细菌的行为时，你会发现它们似乎使用了次优策略。”

每次单元格达到目标大小时进行划分，称为sizer策略，似乎是限制单元格大小的最佳方法。如果出现问题，细胞变得太大或太小，它可以在下一代中轻松解决——它只需要恢复到目标大小即可。

但如果使用所谓的加法器策略出现问题，单元格需要更长的时间才能恢复到其原始大小。这是因为该方法依赖于了解细胞自上次分裂以来的生长量。总体而言，加法器被认为会导致尺寸分布不太精确。

那么细胞为什么要使用这种加法器方法呢?

第一作者MotasemElGamel是物理与天文学系的博士生，他设计了一个超越细胞尺度的模型，还包括分子水平的变化。他发现加法器方法更加精确，研究人员只是误解了它的真正本质。

当细胞生长到一定量时，细胞不会分裂，但当细胞添加特定数量的某种分子时，细胞不会分裂。这两个指标确实是并行增长的——更多的分子等于更大的质量——但事实证明，将它们放在一起考虑才是关键。

当ElGamel将分子数量与额外质量一起考虑时，加法器策略更加精确，并且对复制过程中的错误不太敏感。

“到目前为止，模型主要考虑整个细胞规模的变量——细胞的大小或分裂所需的时间等。但我们知道细胞根据细胞体内某些分子的数量做出这些决定，”穆勒副教授说道。“这就是需要纳入的内容。”