La crescita batterica. II: Il processo di desincronizzazione di una coltura

Ageno, Mario

Atti della Accademia nazionale dei Lincei. Rendiconti della Classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, Série 8, Tome 82 (1988) no. 3, pp. 595-602.

Riassunto (VO)

L'andamento della curva di crescita della numerosità di una coltura batterica dipende, nella sua fase iniziale, dalla ripartizione della età tra i batteri dell'inoculo. Ben presto, tuttavia, ogni ricordo delle condizioni iniziali va perduto e la curva di crescita diventa una esponenziale, in cui la legge di ripartizione delle età tra i batteri della coltura è stazionaria. Questo processo di desincronizzazione spontanea di ogni coltura batterica viene messo in relazione col secondo principio della termodinamica e viene calcolata, facendo ricorso ad un semplice artificio, l'entropia di desincronizzazione, che risuta pari a: $$\Delta S_{des} = k_{B} N ln \left[ \frac{e}{2 \, ln2} \right] = 0,673366 \, k_{B} N$$ cioè, circa $(2/3)k_B$ per batterio

Abstract

The initial phase of growth of a bacterial culture in liquid medium is examined, in relation to the transition from the initial conditions, in which any distribution of the bacterial ages can be pre-arranged by the experimentalist, to the ordinary phase of exponential growth, in which the distribution of the bacterial ages is stationary. We realize that a synchronized culture is more ordered than a desynchronized one, and the natural tendency of any culture to desynchronize itself follows as a consequence of the second principle of thermodynamics. The fundamental nature of the causes of this trend is discussed and the effects of the consequent fluctuations in the bacterial duplication time, ${\tau }_N$, are considered. From all that, a simple method to evaluate the entropy of desynchronization of a bacterial culture is devised and the calculation effected. The result is: $$\Delta S_{des} = k_{B} N ln \left[ \frac{e}{2 \, ln2} \right] = 0,673366 \, k_{B} N$$ nearly $(2/3)k_B$ per bacterium.

Bibliographie

[1] Ageno M. La crescita batterica. I: la legge di crescita della numerosità batterica, Rend. Acc. Naz. Lincei, vol. 81 (1987).

[2] Si veda tuttavia: Ageno M. and Matricciani M.A. Interazioni tra batteri in coltura liquida, Rend. Acc. Naz. Lincei, 77, 205 (1984).

[3] Ageno M., Salvatore A.M. and Vallerani D. Stati di crescita stazionari e transitori di una coltura batterica, Rend. Acc. Naz. Lincei, 80, 244 (1986).

[4] Ageno M., Benini M. and Matricciani M.A., Fattori limitanti la crescita batterica, Rend. Acc. Naz. Lincei, 80, 447 (1986).