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The Impact of Dormancy on the Ecological, Evolutionary and Pathogenic Properties of Microbial Populations /

Record Type:	Electronic resources : Monograph/item
Title/Author:	The Impact of Dormancy on the Ecological, Evolutionary and Pathogenic Properties of Microbial Populations // Tobias Paul.
Author:	Paul, Tobias,
Description:	1 electronic resource (139 pages)
Notes:	Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 86-04, Section: B.
Contained By:	Dissertations Abstracts International86-04B.
Subject:	Mortality. -
Online resource:	https://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=31507921
ISBN:	9798342108836

The Impact of Dormancy on the Ecological, Evolutionary and Pathogenic Properties of Microbial Populations /
Paul, Tobias,

The Impact of Dormancy on the Ecological, Evolutionary and Pathogenic Properties of Microbial Populations /Tobias Paul. - 1 electronic resource (139 pages)

Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 86-04, Section: B.

Die vorliegende Arbeit behandelt das biologische Phanomen der Dormanz mit Hilfe mathematischer Modellierung. Dormanz beschreibt dabei einen reversiblen Zustand von Individuen, in dem die metabolische Aktivitat reduziert wird und die Resistenz gegen Natureinfusse erhoht ist. Dadurch entsteht ein Schutzmechanismus gegen Habitate mit lebensfeindlichen Zustanden. Die Arbeit betrachtet dabei den Einfuss von Dormanz auf okologische, evolutionare und im weitesten Sinne pathogene Eigenschaften von mikrobiellen Populationen.Der erste Teil der Arbeit widmet sich den okologischen Eigenschaften. Hier wird zunachst in Kapitel 2 ein Moranmodell vorgestellt, welches verschiedene Modellierungsarten von Dormanz aus der Populationsgenetik vereint und unter verschiedenen Skalierungen den schwachen seedbank Koaleszenten von [KKL01] und den starken seed-bank Koaleszenten von [BGCKWB16] als anzestralen Prozess innehat. Dadurch werden die Parameter der Koaleszenten vergleichbar. Als Anwendung betrachten wir in Kapitel 3 die sogenannte species abundance distribution(SAD), welche mithilfe von Koaleszenten beschrieben werden kann [Hub01]. Hier sehen wir, dass Dormanz die SAD dahingehend beeinfusst, dass mehr Spezien vereinzelt auftreten und insgesamt die Anzahl an Spezien in einer Probe im Vergleich zu einem Modell ohne Dormanz stark zunimmt.Der zweite Teil beschaftigt sich mit den Auswirkungen von Dormanz auf evolutionare Eigenschaften und beginnt mit einer Einfuhrung in die Theorie von adaptive dynamics in Kapitel 4. Dort werden auch verschiedene Moglichkeiten der Modellierung von Dormanz in individuenbasierten Modellen besprochen. Kapitel 5 befasst sich mit der Erweiterung des Modells von [DD99] um den Aspekt der Dormanz und zeigt, dass kompetitionsinduzierte Dormanz sympatrische Speziation begunstigen kann. Ein wesentlicher Teil in der Herleitung dieses Resultats ist die canonical equation of adaptive dynamics. Diese wird - motiviert durch ein Modell mit Dormanz - in Kapitel 6 fur schnellere Mutationsraten aus dem sogenannten power-lawMutationsregime fur einen Grenzfall hergeleitet.Die Arbeit schliest mit dem dritten Teil, in welchem mit Kapitel 7 ein individuenbasiertes Modell fur die Entwicklung von Krebs unter dem Einfuss von Chemotherapie und unter Berucksichtigung von Dormanz vorgestellt wird. In Simulationsstudien wird untersucht, inwiefern Dormanz zu Misserfolg einer Therapie beitragt. Ein weiteres Ziel ist die Analyse von Kombinationsbehandlung mit einem Medikament welches mit dormanten Zellen interagieren kann insbesondere unter Betrachtung verschiedener Therapieansatze zur Behandlung von dormanten Krebszellen.

English

ISBN: 9798342108836Subjects--Topical Terms:

533218
Mortality.

The Impact of Dormancy on the Ecological, Evolutionary and Pathogenic Properties of Microbial Populations /
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264 1 $a Ann Arbor : $b ProQuest Dissertations & Theses, $c 2024
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500 $a Advisors: Berenguer, Maite Wilke; Blath, Jochen; Coquille, Loren.
502 $b Ph.D. $c Humboldt Universitaet zu Berlin (Germany) $d 2024.
520 $a Die vorliegende Arbeit behandelt das biologische Phanomen der Dormanz mit Hilfe mathematischer Modellierung. Dormanz beschreibt dabei einen reversiblen Zustand von Individuen, in dem die metabolische Aktivitat reduziert wird und die Resistenz gegen Natureinfusse erhoht ist. Dadurch entsteht ein Schutzmechanismus gegen Habitate mit lebensfeindlichen Zustanden. Die Arbeit betrachtet dabei den Einfuss von Dormanz auf okologische, evolutionare und im weitesten Sinne pathogene Eigenschaften von mikrobiellen Populationen.Der erste Teil der Arbeit widmet sich den okologischen Eigenschaften. Hier wird zunachst in Kapitel 2 ein Moranmodell vorgestellt, welches verschiedene Modellierungsarten von Dormanz aus der Populationsgenetik vereint und unter verschiedenen Skalierungen den schwachen seedbank Koaleszenten von [KKL01] und den starken seed-bank Koaleszenten von [BGCKWB16] als anzestralen Prozess innehat. Dadurch werden die Parameter der Koaleszenten vergleichbar. Als Anwendung betrachten wir in Kapitel 3 die sogenannte species abundance distribution(SAD), welche mithilfe von Koaleszenten beschrieben werden kann [Hub01]. Hier sehen wir, dass Dormanz die SAD dahingehend beeinfusst, dass mehr Spezien vereinzelt auftreten und insgesamt die Anzahl an Spezien in einer Probe im Vergleich zu einem Modell ohne Dormanz stark zunimmt.Der zweite Teil beschaftigt sich mit den Auswirkungen von Dormanz auf evolutionare Eigenschaften und beginnt mit einer Einfuhrung in die Theorie von adaptive dynamics in Kapitel 4. Dort werden auch verschiedene Moglichkeiten der Modellierung von Dormanz in individuenbasierten Modellen besprochen. Kapitel 5 befasst sich mit der Erweiterung des Modells von [DD99] um den Aspekt der Dormanz und zeigt, dass kompetitionsinduzierte Dormanz sympatrische Speziation begunstigen kann. Ein wesentlicher Teil in der Herleitung dieses Resultats ist die canonical equation of adaptive dynamics. Diese wird - motiviert durch ein Modell mit Dormanz - in Kapitel 6 fur schnellere Mutationsraten aus dem sogenannten power-lawMutationsregime fur einen Grenzfall hergeleitet.Die Arbeit schliest mit dem dritten Teil, in welchem mit Kapitel 7 ein individuenbasiertes Modell fur die Entwicklung von Krebs unter dem Einfuss von Chemotherapie und unter Berucksichtigung von Dormanz vorgestellt wird. In Simulationsstudien wird untersucht, inwiefern Dormanz zu Misserfolg einer Therapie beitragt. Ein weiteres Ziel ist die Analyse von Kombinationsbehandlung mit einem Medikament welches mit dormanten Zellen interagieren kann insbesondere unter Betrachtung verschiedener Therapieansatze zur Behandlung von dormanten Krebszellen.
520 $a The present thesis uses mathematical modelling to investigate the consequences of dormancy. Dormancy describes a reversible and protected state of reduced metabolic activity which enhances an individual's resilience to hazardous conditions. In this sense, dormancy acts as a protection mechanism against habitats with unfavourable environments. The thesis considers the impact of dormancy on ecological, evolutionary and in its broadest sense pathogenic properties of microbial populations.The frst part is concerned with studying the impact of dormancy on ecology. For this, a Moran model is presented in Chapter 2 which unifes diferent models of dormancy from population genetics and exhibits the weak seed-bank coalescent of [KKL01] and the strong seed-bank coalescent of [BGCKWB16] as the scaling limit of the ancestral process. This allows the models to be comparable. As an application we consider the species abundance distribution(SAD) in Chapter 3 which can be described using coalescent theory [Hub01]. We see that dormancy impacts the SAD in as much as the number of singletons as well as the total number of species in a sample increasing when compared to models without dormancy.In the second part we consider the infuence of dormancy on evolutionary properties. The modelling framework for this is the theory of adaptive dynamics to which an extended introduction is presented in Chapter 4. This chapter also discusses various ways in which dormancy can be incorporated into individual-based models. Chapter 5 then extends the model of [DD99] to include dormancy and shows that competition-induced dormancy may favour sympatric speciation. A key aspect in the derivation of this result is the canonical equation of adaptive dynamics. We extend this equation - motivated by a model including dormancy - to faster mutation rates, namely power-lawmutations in a limiting case in Chapter 6.We conclude the thesis with the third part where we provide an individual-based model for the treatment of cancer with chemotherapy under consideration of dormant cancer cells in Chapter 7. Using simulation studies, we investigate how dormancy may contribute to treatment failure. Another goal of this chapter is to analyse combination treatment with a drug which directly targets dormant cancer cells and to formulate general observations regarding various strategies to counter cancer cell dormancy.
546 $a English
590 $a School code: 5416
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