Modelización de crecimientos microbianos en medios heterogéneos y de movilidad reducida

• Autores: Meritxell Font Marques, Marta Ginovart Gisbert
• Localización: Modelling in Science Education and Learning, ISSN-e 1988-3145, Vol. 9, Nº. 2, 2016, págs. 81-120
• Idioma: español
• DOI: 10.4995/msel.2016.5789
• Enlaces
  • Texto completo
• Dialnet Métricas: 1 Cita
• Resumen

  • En este trabajo se han analizado diversos modelos computacionales publicados en revistas científicas que abordan el estudio del crecimiento microbiano en entornos semisólidos y heterogéneos en superficie, para valorar el interés y utilidad que pueden tener estos modelos en el entorno académico. Se han escogido dos de los modelos analizados como referencias fundamentales y fuentes específicas de información para el diseño y parametrización de un modelo basado en el individuo que pueda ser manejado en el estudio de estos sistemas microbianos. El nuevo modelo desarrollado, llamado INDISIM-Plate-NL, permite tratar con el crecimiento no planctónico de la bacteria Escherichia coli en una superficie, y se ha implementado en la plataforma de acceso libre NetLogo, un entorno de programación específico para la modelización multiagente. Con este nuevo simulador se han obtenido resultados de crecimiento bacteriano en forma de colonias con diferentes morfologías que están en buena correspondencia con resultados experimentales y resultados simulados publicados y referenciados en la literatura. El simulador posibilitará el estudio de estas poblaciones bacterianas con movilidad reducida en medio no líquido a través de la realización de experimentos virtuales en el aula.

• Referencias bibliográficas
  • Ben-Jacob, E., Cohen, I., & Gutnick, D.L. (1998). Cooperative organization of bacterial colonies: From Genotype to Morphotype. Annual...
  • Biggs, M.B., & Papin, J.A. (2013). Novel Multiscale Modeling Tool Applied to Pseudomonas aeruginosa Biofilm Formation. PLoS ONE, 8 (10)....
  • Bray, D., Levin, M.D., & Lipkow, K. (2007). The chemotactic behavior of computer-based surrogate bacteria. Current Biology, 17, 12–19....
  • Cooper, S., & Helmstetter, C.E. (1968). Chromosome replication and the division cycle of Escherichi coli B/r. Journal of Molecular Biology,...
  • Dens, E.D., Bernaerts, K., Standaert, A.R., & Van Impe, J.F. (2005a). Cell division theory and individual-based modeling of microbial...
  • Dens, E.D., Bernaerts, K., Standaert, A.R., Kreft, J.U., & Van Impe, J.F. (2005b). Cell division theory and individual-based modelling...
  • Emonet, T., Macal, C.M., North, M.J., Wickersham, C.E., & Cluzel, P. (2005). AgentCell: a digital single-cell assay for bacterial chemotaxis....
  • Fujikawa, H., & Matsushita, M. (1989). Fractal Growth of Bacillus subtilis on Agar Plates. Journal of the Physical Society of Japan, 58,...
  • Fujikawa, H., & Matsushita, M. (1991). Fractal Growth in the Concentration Field of Nutrient. Journal of the Physical Society of Japan,...
  • Ginovart, M., López, D., & Valls, J. (2002a). INDISIM, an individual-based discrete simulation model to study bacterial cultures. Journal...
  • Ginovart, M., López, D., Valls, J., & Silbert, M. (2002b). Simulation modelling of bacterial growth in yoghurt. International Journal...
  • Ginovart, M., López, D., Valls, J., & Silbert, M. (2002c). Individual based simulations of bacterial growth on agar plates. Physica A,...
  • Ginovart, M., Blanco, M., Portell, X., & Ferrer-Closas, P. (2012). Modelización basada en el individuo: una metodología atractiva para...
  • Ginovart, M. (2015). ¿Qué pueden ofrecer los modelos basados en agentes vivos en el contexto docente? Modelling in Science Education and Learning,...
  • Godin, M., Bryan, A.K., & Burg, T.P. (2007). Measuring the mass, density, and size of particles and cells using a suspended microchannel...
  • Grijspeerdt, K., Kreft, J.U., & Messens, W. (2005). Individual-based modeling of growth and migration of Salmonella enteritidis in hens’...
  • Grimm, V. (1999). Ten years of individual-based modelling in ecology: what have we learned and what could we learn in the future? Ecological...
  • Grimm, V., & Railsback, S.F. (2005). Individual-based modelling and ecology. Princeton and Oxford: Princeton University Press.
  • Grimm, V., Berger, U., Bastiansen, F., Eliassen, S., Ginot, V., Giske, J., Goss-Custard, J., Grand, T., Heinz, S.K., & Huse, G. (2006)....
  • Grimm, V., Berger, U., de Angelis, D.L., Polhill, J.G., Giske, J., & Railsback, S.F. (2010). The ODD protocol: A review and first update....
  • Hellweger, F.L., & Bucci, V. (2009). A bunch of tiny individuals: Individual-based modelling for microbes. Ecological Modelling, 220,...
  • Kreft, J.U., Booth, G., & Wimpenny, J.W.T. (1998). BacSim, a simulator for individual-based modelling of bacterial colony growth. Microbiology,...
  • Kreft, J.U., Picioreanu, C., Wimpenny, J.W.T., & Van Loosdrecht, M.C.M. (2001). Individual-based modelling of biofilms. Microbiology,...
  • Lardon L.A., Merkey, B.V., Martins, S., Dötsch, A., Picioreanu, C., Kreft, J.U., & Smets, B.F. (2011). iDynoMiCS: next generation individual-based...
  • Maaløe, O., & Kjeldgaard, N.O. (1966). Control of Macromolecular Synthesis. W.A. Benjamin, Nova York.
  • Mabrouk, N., Deffuant, G., Tolker Nielsen, T., & Lobry, C. (2010). Bacteria can form interconnected micro- colonies when a self-excreted...
  • Mabrouk, N., & Deffuant, G. (2011). A simple birth-death-migration individual-based model for biofilm development.
  • Matsushita, M., & Fujikawa, H. (1990). Diffusion-limited growth in bacterial colony formation. Physica A, 168, 498-506.
  • Murray, J.D. (1990). Mathematical biology. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.
  • Rollins, N.D., Barton, C.M., Bergin, S., Janssen, M.A., & Lee, A. (2014). A Computational Model Library for publishing model documentation...
  • Olivera-Nappa, A., Picioreanu, C., & Asenjo, J.A. (2010). Non-homogeneous biofilm modeling applied to bioleaching processes. Biotechnology...
  • Prats, C., Ferrer, J., López, D., Giró, A., & Vives-Rego, J. (2010). On the evolution of cell size distribution during bacterial growth...
  • Railsback, S.F., & Grimm, V. (2012). Agent-Based and Individual-Based Modeling: A Practical Introduction. Princeton and Oxford: Princeton...
  • Standaert, A.R., Poschet, F., Geeraerd, A.H., Uylbak, F.V., Kreft, J.U., & Van Impe, J.F. (2005). A novel class of predictive microbial...
  • Tack, I.L.M.M., Logist, F., Fernández, E.N., & Van Impe, J.F.M. (2014). An individual-based modelling approach to simulate the effects...
  • Verhulst, A.J., Cappuyns, A.M., Van Derlinden, E., Bernaerts, K., & Van Impe, J.F. (2011). Analysis of the lag phase to exponential growth...
  • Wilensky, U. (1999). Netlogo. Evaston, IL: Center for Conected Learning and Computer-Based Modelling. Northwestern University. Retrieved from...
  • Wilensky, U., & Rand, W. (2015). An Introduction to Agent-Based Modeling: Modeling Natural, Social, and Engineered Complex Systems with...