暂时“休眠”的微生物在种群的进化和生存中发挥着重要作用。数学家 Shubhamoy Nandan 在一种新颖的数学模型中研究了这种称为“休眠”的特性的影响。

一些微生物在面临敌意或压力环境时会进入休眠状态。将其视为深度睡眠或冬眠。它可能发生在极冷的条件下或当它们暴露于化学污染时，作为一种生存策略。植物种群有时也会表现出休眠状态：由于环境条件，种子可能会深埋在土壤中，并在几代人之后“醒来”。

南丹(Nandan)完成了博士学位。2023年5月，构建了一个数学模型来描述这种称为“休眠”的特性。这是数学与生物学相遇的话题。

哪种基因类型能够长期生存?

南丹观察了多菌落环境中的微生物种群，计算了它们的进化方式，并考虑了它们的休眠状态。他的模型还研究了生物体如何在不同群体之间繁殖和迁移。但将休眠纳入有限种群的背景下使得这项研究具有独特性。

“它使我们能够量化哪些基因类型将长期生存，”南丹解释道。“例如，如果两种不同基因型的生物体在多菌落环境中共存，最终一种会占上风，另一种会灭绝。” 他的模型可以预测他们每个人命运的概率。

微生物使模型在数学上可行

南丹表示，从理论上讲，它也可以应用于更复杂的生物体，例如植物和动物，但从微生物开始可以使模型在数学上保持可行。此外，与更复杂的生物体相比，微生物的进化要快得多。这使得将数学模型与实践中发生的情况进行比较成为可能。

为了支持他的模型，南丹还研究了空气和液体中的颗粒，这些颗粒的作用与微生物类似。它们也可能会休眠一段时间。在恢复自然的“活跃”行为之前，它们会停止彼此移动和互动。“这是物理学中一个相对较新的领域，我们认为将其纳入这项研究并将其与生物学背景进行比较会很有趣。”

下一步可能是医学应用研究

南丹对他的研究热情感到高兴。他说，引起人们对纯理论研究的关注并不总是那么容易。然而，在下一阶段，他的工作也可能会导致医学应用。

“如果你把生物体的突变和休眠一起添加到方程中，它可能会在癌症研究中变得非常有趣，”他解释道。“人们可以更好地预测肿瘤将如何发展，以及哪些癌症在一段时间不活动(即所谓的复发)后会复发。”

南丹表示，用真实数据探索理论模型将是研究的下一步有趣的事情。这将使可能的实际应用更接近。完成博士学位后。今年春天，南丹在一家荷兰银行担任定量风险分析师，但他并不排除在某个时候重返学术研究。

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