Modelling quorum sensing evolutionary dynamics in spatially structured bacterial populations

Mund, Anne

Professur für Mathematik in den Lebenswissenschaften (Prof. Kuttler)

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Original title:: Modelling quorum sensing evolutionary dynamics in spatially structured bacterial populations
Translated title:: Modellierung der evolutionären Dynamik von Quorum Sensing in räumlich strukturierten Bakterienpopulationen
Author:: Mund, Anne
Year:: 2017
Document type:: Dissertation
Faculty/School:: Fakultät für Mathematik
Advisor:: Kuttler, Christina (Prof. Dr.)
Referee:: Kuttler, Christina (Prof. Dr.); Jabbari, Sara (Prof., Ph.D.)
Language:: en
Subject group:: MAT Mathematik
TUM classification:: MAT 022d
Abstract:: Quorum sensing is a mechanism that guides cooperative behaviour in bacteria and as such is vulnerable to exploitation by non-cooperative individuals. We employ the G-function ansatz to model the resulting evolutionary dynamics. We discuss different model differential equations, with a focus on how spatial structure can be taken into account and how it influences the long-term outcome. For all utilized models the existence and uniqueness of solutions are proven. Numerical simulations corroborate the analytical results as well as serve to visualize the arising dynamics. We also performed and present experiments using the bacterium P. aeruginosa that investigate these dynamics.
Translated abstract:: Als Mechanismus zur Steuerung von Gruppenverhalten in Bakterien ist Quorum Sensing anfällig gegenüber Ausbeutung durch nicht kooperierende Individuen. Wir verwenden den G-Funktionsansatz zur Modellierung der evolutionären Kräfte, um evolutionär stabile Strategien zu finden. Mit Fokus auf den Einfluss räumlicher Strukturen und ihrer Langzeitwirkung untersuchen wir unterschiedliche Modellgleichungen und zeigen auch die Existenz und Eindeutigkeit von Lösungen für alle verwendeten Modelle. Numerische Simulationen untermauern die analytischen Erkenntnisse und zeigen die entstehende Dynamik auf, welche ebenfalls in Experimenten mit Bakterien vom Typ P. aeruginosa untersucht werden.
WWW:: https://mediatum.ub.tum.de/?id=1361313
Date of submission:: 01.06.2017
Oral examination:: 26.09.2017
File size:: 15461943 bytes
Pages:: 179
Urn (citeable URL):: https://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:91-diss-20170926-1361313-1-1
Last change:: 19.10.2017
BibTeX