La crescita batterica. I: La legge di crescita della numerosità batterica

Ageno, Mario

Atti della Accademia nazionale dei Lincei. Rendiconti della Classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, Série 8, Tome 82 (1988) no. 2, pp. 371-376.

Riassunto (VO)

Quando una coltura batterica in terreno liquido è fatta crescere in condizioni rigorosamente controllate e costanti e tali da garantirne sempre l'omogeneità, la velocità di crescita della densità ottica della coltura e quella del numero dei batteri sono di regola diverse, a causa del fatto che la massa media di ciascun batterio va lentamente cambiando, nel corso della crescita della coltura. Occorre pertanto prendere in considerazione separatamente tre differenti leggi di crescita: 1) quella del numero dei batteri (numero delle colonie su agar); 2) quella della massa biologica per unità di volume della coltura (densità ottica); 3) quella della singola cellula batterica. Nel presente lavoro viene esaminata e discussa la prima legge di crescita.. Dopo aver osservato che la curva di crescita diventa, col passare del tempo, indipendente dalle condizioni iniziali della coltura, in particolare dal grado di sincronizzazione dei batteri dell'inoculo, se ne conclude che ciò dimostra l'esistenza di fluttuazioni da batterio a batterio del periodo di duplicazione. Si osserva inoltre che quando la curva di crescita ha raggiunto la sua forma limite indipendente dalle condizioni iniziali, la distribuzione delle età tra i batteri della coltura deve essere indipendente dal tempo.

Abstract

When a bacterial culture in liquid medium is kept rigorously homogeneous in well defined and constant growth conditions, the growth rate of the optical density and that of the colony number on agar plates are usually different, because the mean bacterial mass is slowly varying. As a consequence, one must take into consideration three different laws of growth: 1) that of the number of cells (colonies on agar plates); 2) that of the biological mass (optical density); and 3) that of the single bacterial cell. In the present paper, the first law of growth is examined. The semilogarithmic plot of the growth curve initially feels the effects of the distribution of the bacterial ages in the inoculum. However, it eventually forgets the initial conditions and takes the wellknown linear trend with constant growth rate. All that demonstrates: 1) That this law of growth and that of the single bacterial cell are independent; and 2) that the doubling time undergoes fluctuations from cell to cell. When the growth rate is independent from the initial conditions, the distribution law of the cell ages must be stationary. Therefore, the question arises as to what kinds of growth curve and cell ages distribution law are compatible with the stationarity of the last. A very simple functional equation gives the answer: the usual exponential growth curve only, and the corresponding stationary distribution law of the cell ages. We surmise that a similar stationarity principle may be valuable also for a large category of other systems.

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