滞后、锁定、同步、滑移：耦合鞭毛的多种“相位”

纤毛和鞭毛在众多生命过程中不可或缺。近年来，双鞭毛绿藻衣藻（Chlamydomonas）已成为研究纤毛协调与同步的模式生物。在此，我们利用高速成像技术对单个移液管固定的细胞进行观测，以量化其鞭毛展现出的丰富动力学行为。这种行为变异性的 underlying 原因是两根鞭毛之间的生物学差异——相对于独特的眼点，它们被称为顺式（cis）和反式（trans）。我们重点关注野生型，利用具有亚搏动周期分辨率的数字追踪技术，获取自持鞭毛振荡的极限环和相位。通过表征耦合对的相位同步性，我们发现，在典型的游泳划水动作期间，顺式鞭毛相对于反式鞭毛始终存在相位滞后，但同时与其保持稳健的相位锁定。同步性的暂时丧失或相位滑移（phase-slippage）可能随机触发，此时反式鞭毛会过渡到第二种搏动模式，其搏动包络减弱且频率增加。此外，利用该藻类鞭毛再生的能力，我们机械性地移除同一细胞的一根或另一根鞭毛，揭示了顺式与反式鞭毛在孤立状态下的搏动存在显著差异。这引发了关于衣藻同步机制的进一步问题。