Growth of bacterial populations

우리는 앞에서, microbial growth는 population에서 cells의 number의 증가를 이야기 하는 것을 살펴보았다.  우리는 지금, growth와 단일의 cell의 division으로부터 bacteral populations에서 growth의 dynamics를 생각 해 볼 것이다.

1. Growth terminology and the concept of exponential growth

Cell division cycl동안, cell의 모든 구조적 구성물질들이 2 배로 증가한다.  하나의 cell로부터 2개의 cells로 형성되는 이러한 과정을 generation이라고 하고, 이러한 일이 일어날 때 필요한 시간을 generation time이라고  한다.   Generation time은 cell population이 2배로 되는 동안 필요한 시간을 이야기한다(이 기간동안 cell의 전체 무게는 2 배로 증가한다).  이러한 이유에서, generation time은 또한 doubling time 이라고도 불린다.
  Generation times는 미생물들 사이에서 매우 다양하게 나타난다.  일반적으로, 대부분의 bacteria는 대부분의 eukaryotes보다 훨씬 짧은 최소의 generation times를 가지고 있다.  Organism에게 주어진 generation time은 growth medium과 incubation condition에 따라서 달라진다.  
  많은 bacteria는 최상의 growth condition에서 1~3시간 정도의 짧은 generation times를 가지고 있지만, 더 빠르게 자랄 수 있는 organisms의 doubling times는 10분보다 짧고, 더 느리게 자랄 수 있는 organisms의 doubling times는 며칠이 걸릴 정도로 길다.
  자연 상태에서, 미생물의 doubling times는 실험실의 culture에서 얻을 수 있는 것보다 더 긴 doubling times를 가지고 있다.  왜냐하면 자연에서는, 최상의 growth condition이 주어지지 못하기 때문이다.  그러므로, resource availability, physiochemical conditions(온도, pH, 그리고 그 외의 것), moisture availability, 그리고 계절의 변화, 자연에서의 bacterial populations 때문에 아마도 doubling times는 몇 주 또는 그보다 더 길 것이다.

-Exponential growth

2. The mathematics of exponential growth

  지수로 자랄 수 있는 bacterial culture에서 일어나는 cell 숫자의 증가는 숫자 2의 기하학적 증가로 일어난다.  하나의 cell이 나누어져서 2개의 cell이 될 때, 우리는 이것을  1→2¹으로 나타낼 수 있다.  두개의 cells가 4개로 됐을 때, 우리는 이것을 2¹→2²으로 나타낼 수 있다.  cells의 숫자 사이의 수학과의 연관성은 culture의 시작과 숫자는 지수의 성장의 기간으로 나타낼 수 있다.

N=N02ⁿ

N은 마지막 세포의 숫자, N0 는 처음 시작 cell의 숫자, 그리고 n은 지수 서장의 기간동안 일어나는 generation의 숫자이다.  

3. The growth cycle

  Microbial population의 growth cycle의 부분에서 나타나는 부분을 exponential growth라고 한다.  닫혀있는 상태에서, tube 또는 flask같은, 이러한 상태를 batch culture라고 부르고, 이러한 상태에서는 exponential growth가 일어나지 않는다.  대신, cell의 population을 위한 growth curve는 lag phase, exponential phase, stationary phase 그리고 death phase를 포함한다.

- Lag phase