黄色粘球菌中集体细胞排列的机制

黄色粘球菌（Myxococcus xanthus）细胞在其生命周期的各阶段自组织成排列的群体（簇）。这些簇的形成对这类细菌复杂的动态多细胞行为至关重要。然而，细胞排列与成簇的潜在机制尚未完全明了。受自驱动棒状物体中成簇研究的启发，我们假设 M. xanthus 细胞可通过细胞间及细胞与基底间的纯机械相互作用实现排列与成簇。我们利用基于智能体的模拟框架验证该假设，其中每个智能体基于单个 M. xanthus 细胞的生物物理模型。我们表明，在真实的细胞柔性取值下，模型智能体能够排列并形成细胞簇，但仅在周期性方向反转被抑制时方可。然而，通过扩展模型引入所观察到的细胞沉积并遵循粘液轨迹的能力，我们表明有效的轨迹跟随可在反转细胞中导致成簇。进而我们得出结论：机械性细胞排列结合粘液轨迹跟随足以解释近期实验中观察到的野生型与非反转 M. xanthus 突变体的不同成簇行为。我们的结果对模型参数变化具有鲁棒性，与实验观测趋势吻合，并可应用于理解其他细菌物种的表面运动模式。