Bistabilität in Bakterien

Die Genexpression in Bakterien wird traditionell anhand des durchschnittlichen Verhaltens von Zellen in einer Population untersucht, was zur Annahme geführt hat, dass unter bestimmten Bedingungen alle Zellen Gene in einer annähernd einheitlichen Weise exprimieren. Der Einsatz von Methoden zur Visualisierung der Genexpression in einzelnen Zellen zeigt jedoch, dass Populationen genetisch identischer Bakterien manchmal heterogen sind, wobei bestimmte Gene in unterschiedlicher Weise über die Population hinweg exprimiert werden. In einigen Fällen äußert sich die Heterogenität in einer Bifurkation in distinct Subpopulationen, und wir verwenden den gängigen Begriff, um dieses Phänomen als Bistabilität zu bezeichnen. Hier betrachten wir vier Fälle von Bistabilität, drei aus Bacillus subtilis und einen aus Escherichia coli, mit einem Schwerpunkt auf zufälligen Umschaltmechanismen, die alternative Zellzustände erzeugen, und der biologischen Bedeutung der phänotypischen Heterogenität. Eine Überprüfung, die zusätzliche Beispiele für Bistabilität in Bakterien beschreibt, wurde kürzlich veröffentlicht.