粘细菌子实体形成过程中的相变

集体运动群体的形成在多方面有利于群体内的个体，例如对扰动的超敏感性、集体摄食模式以及抵御环境压力。虽然某些集体群体使用单一的 organizing principle，但其他群体可以通过修改个体层面的相互作用规则来动态地改变群体行为。地表细菌粘细菌（Myxococcus xanthus）会形成动态的集体群体，既用于捕食猎物，也用于在饥饿时期聚集。后一种行为称为子实体形成，涉及一系列复杂的、协调的密度变化，最终导致由数十万个细胞和孢子组成的三维聚集体。这一多步骤发育过程很可能涉及几种不同的单细胞行为，因为种群从松散的二维片层凝聚成三维土丘。在此，我们利用高分辨率显微镜和计算机视觉软件，在子实体形成的初始阶段对数千个个体的运动进行时空追踪。我们发现，细胞接触介导的排列与内部计时机制的结合，驱动了从探索性集群（细胞群快速且相干地长距离移动）到由反转介导的流线局域化（表现为缓慢扩散的准一维向列型流体）的相变。这些观察结果促使我们对粘细菌发育周期采用活性液晶描述。