🦠 Virus Lytic Cycle
A cellular automaton of host cells and diffusing virions: attachment, eclipse period, replication and lysis release new virions that infect neighbours — spatial infection dynamics at the single-cell scale.
Jak to działa
Każda komórka gospodarza na siatce przechodzi przez pięć stanów. Komórka podatna (Susceptible) staje się przyłączona (Attached), gdy losowo błądzący wolny wirion zderza się z nią, a próba przyłączenia przy kontakcie kończy się powodzeniem. Po krótkim opóźnieniu wiązania komórka wchodzi w fazę zaćmienia (Eclipse) — cichy okres, w którym genom wirusowy się replikuje, ale nowe wiriony jeszcze nie istnieją. Gdy licznik zaćmienia upłynie, komórka przechodzi w stan produkcji (Producing), aktywnie składając cząstki wirusa przez ustalony czas. Gdy licznik produkcji się kończy, komórka ulega lizie: staje się trwale pusta (Lysed) i uwalnia na zewnątrz falę nowych wolnych wirionów, które następnie dyfundują i mogą przyłączać się do pobliskich podatnych komórek, powtarzając cykl.
Wolne wiriony są symulowane jako cząstki wykonujące losowy marsz po płótnie, niezależnie od siatki, zderzając się z komórkami podczas dryfu. Niewielka odporna frakcja komórek jest oznaczana jako oporna (Resistant) na starcie i nigdy nie może zostać przyłączona ani zainfekowana, działając jak przestrzenne pasy przeciwpożarowe, które mogą lokalnie zatrzymać lub całkowicie wygasić epidemię, w zależności od ich gęstości i rozmieszczenia względem początkowych miejsc infekcji.
Attached --(opóźnienie wiązania)--> Eclipse (czas trwania τ_E)
Eclipse --(upływ τ_E)--> Producing (czas trwania τ_P)
Producing --(upływ τ_P)--> Lysed, uwolnienie B wirionów
Ruch wirionu: x(t+1) = x(t) + N(0,σ), odbijające granice
O tej symulacji
Garstka zainfekowanych komórek zasiewa siatkę, a w ciągu kilku sekund okres zaćmienia ustępuje miejsca fali bursztynowych komórek produkujących, które nagle gasną, ulegając lizie — każde zdarzenie lizy wystrzeliwuje dziesiątki cząstek wirionów na zewnątrz niczym mała eksplozja. Obserwowanie, jak fala infekcji napotyka skupisko niebieskich komórek odpornych i po prostu się zatrzymuje, pokazuje odporność zbiorową rozgrywającą się komórka po komórce.
🔬 Co pokazuje
Siatkę 32×18 komórek gospodarza przechodzących przez stany: podatna, przyłączona, zaćmienie, produkująca i po lizie, nałożoną na wolne cząstki wirionów, które losowo błądzą po płótnie i przyłączają się do podatnych komórek przy kontakcie.
🎮 Jak korzystać
Kliknij dowolną szarą komórkę, aby zasiać tam nową infekcję, dostosuj Wielkość wybuchu, Czas trwania zaćmienia, Czas trwania produkcji i Prawdopodobieństwo przyłączenia, aby zmienić tempo rozprzestrzeniania się epidemii, dostosuj Frakcję odporną, by przetestować odporność zbiorową, i naciśnij P/R, by wstrzymać/zresetować.
💡 Czy wiesz, że...
Pojedyncza komórka po lizie w prawdziwej infekcji bakteriofagowej może uwolnić od kilkudziesięciu do kilkuset nowych wirionów w jednym wybuchu — to dokładnie parametr „wielkości wybuchu”, który ta symulacja pozwala kontrolować bezpośrednio.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest cykl lityczny?
Cykl lityczny to strategia rozmnażania wirusa, w której wirus przyłącza się do komórki gospodarza, wstrzykuje swój genom, przejmuje maszynerię komórki, aby zbudować nowe cząstki wirusa, a następnie rozrywa (lizuje) komórkę, uwalniając te cząstki, aby mogły zainfekować sąsiednie komórki.
Co reprezentuje pięć stanów komórki?
Komórki podatne wciąż mogą zostać zainfekowane, komórki przyłączone mają wirion związany na swojej powierzchni, komórki w fazie zaćmienia zawierają replikujący się genom wirusowy, ale jeszcze bez złożonych wirionów, komórki produkujące aktywnie składają nowe wiriony, a komórki po lizie pękły i są trwale puste.
Jak wielkość wybuchu wpływa na epidemię?
Wielkość wybuchu ustala, ile wolnych wirionów zostaje uwolnionych, gdy komórka produkująca ulega lizie. Większa wielkość wybuchu zalewa siatkę większą liczbą wirionów na jedno zdarzenie lizy, zwiększając szansę, że pobliskie podatne komórki zostaną zainfekowane, i przyspieszając rozprzestrzenianie się epidemii.
Czym jest okres zaćmienia?
Okres zaćmienia to faza po infekcji, podczas której genom wirusowy replikuje się wewnątrz komórki gospodarza, ale żadne zakaźne wiriony nie zostały jeszcze złożone, więc komórka jest zainfekowana, lecz jeszcze nie produkuje ani nie uwalnia nowych cząstek wirusa.
Jak działa suwak frakcji odpornej?
Suwak frakcji odpornej oznacza losowy procent komórek jako trwale odporne na początku symulacji. Komórki odporne nigdy nie mogą zostać przyłączone, zainfekowane ani zlizowane, działając jak pasy przeciwpożarowe, które spowalniają lub blokują rozprzestrzenianie się wolnych wirionów po siatce.