Um modelo de interacão entre bacterias alelopaticas

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Carvalho, Sylvestre Aureliano
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Aleopatia; Bactérias; Interações ecológicas; Competição (Biologia); Modelo matemático; Física da Matéria Condensada
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7708

Neste trabalho propusemos e estudamos através de métodos analíticos e análise numérica, um modelo que descreve a interação entre duas cepas de bactérias considerando competicção por recursos e supressão alelopática. O fenômeno de interação alelopática pode ser encontrado em populaçõs de bactérias, algas, plantas e fungos e é caracterizado pela liberação de uma substância tóxica no meio que pode inibir ou matar a outra espécie. Especificamente no caso de bactérias como a Escherichilia coli, o processo de liberação e absorção de toxina envolve especialmente canais e receptores presentes na membrana celular. Essas toxinas ou alelequímicos são sintetizados e liberados sob estresse celular, difundem no ambiente extracelular se ligam a receptores celulares que direcionam a toxina até o DNA celular. Matematicamente, o modelo contém quatro equações diferenciais parciais do tipo reação-difusão e os resultados podem ser analisados considerando quatro cenários diferentes em relação à concentracão de toxina emitida por cada espécie. Se as duas cepas emitem microcina em regime de baixa concentração, a dinâmica espacialmente homogênea do sistema estacionário exibe biestabilidade entre dois pontos fixos distintos se existir alta competição interespecífica entre as duas cepas. A condição de coexistência das espécies é a baixa pressão competitiva e a vantagem de uma espécie sobre a outra é obtida quando uma espécie apresenta forte pressão competitiva e a outra fraca. Quando as duas espécies emitem toxina em regime de alta concentração ou apenas uma delas, as regiões de coexistência, biestabilidade e vantagem de uma espécie sobre a outra são alteradas, mas a biodiversidade é sustentada. Nestes casos, os parâmetros que descrevem a sensibilidade e a mortalidade pela toxina e são os responsáveis pelas alterações. O efeito da estrutura espacial foi estudado a partir das soluções do tipo ondas viajantes, bem como foram calculadas as velocidades de propagacão das frentes de ondas em função de alguns parâmetros relevantes da dinâmica. Por fim, foi investigado o efeito de diferentes focos inicialmente localizados, bem como os padrões de espalhamento alcançados descrevendo as configurações de coexistência e dominância de uma das espécies.