Zellverhalten in reisenden Wellenmustern von Myxobakterien

Zellen in den frühen Stadien der starvation-induzierten Fruchtkörperentwicklung migrieren in einem hochorganisierten periodischen Muster von gleichmäßig verteilten Ansammlungen, die sich als reisende Wellen bewegen. Es werden zwei Wellenpaare beobachtet, die sich in entgegengesetzte Richtungen mit der gleichen Wellenlänge und Geschwindigkeit bewegen. Um zu erfahren, wie das Verhalten einzelner Zellen zum Wellenmuster beiträgt, wurden fluoreszierende Zellen innerhalb einer rippligen Population verfolgt. Diese Zellen zeigen mindestens drei Arten organisierten Verhaltens. Erstens erfolgt die meisten Zellbewegungen entlang derselben Achse wie die ripplige Bewegung. Zweitens gibt es eine hohe Ausrichtung der Zellen parallel zur Richtung der Ripplungen, wie durch die einseitige Bewegung angezeigt. Drittens wird durch die Steuerung der Umkehrfrequenz die Zellbewegung in einem rippligen Feld periodisch. Die Periodizität einzelner Zellen stimmt mit der Periode der makroskopischen Ripplung überein. Dieses letzte Verhalten ist einzigartig für eine ripplige Population und auf Grundlage genetischer Daten von Myxococcus xanthus schließen wir, dass diese Periodizität mit dem C-Signal, einem nicht-diffusiblen, zellkontaktvermittelten Signalmolekül, verknüpft ist. Wenn zwei Zellen, die sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, Kopf an Kopf aufeinandertreffen, übertragen sie das C-Signal miteinander und kehren als Antwort ihre Gleitrichtung um. Dieses Modell der reisenden Wellen stellt eine neue Form der biologischen Musterbildung dar, die von Zellkontaktinteraktionen abhängt, anstatt von Reaktionsdiffusion.