质量守恒反应扩散系统揭示共存极性与振荡细胞运动状态之间的切换

运动真核细胞表现出不同的迁移模式，这些模式通常出现在同一细胞类型中。然而，尚不清楚迁移模式之间的转换是否需要改变外部条件，或者不同模式是否是从底层信号网络中涌现的共存状态。利用一个包含 F-肌动蛋白介导反馈的小 GTP 酶信号传导的简化质量守恒反应扩散模型，我们发现了一种独特的双稳机制（涉及类梯度相分离和行波）以及一个极化迁移模式与时空振荡共存的区域；后者在较大区域（包括三维表面几何）中，即使在没有噪声或形状变形的情况下也会导致无序模式。事实上，对盘基网柄菌的实验观察表明，在与刚性边界碰撞时，细胞可能从极化运动切换到无序运动。