Kollektive Bewegung und Schwarmbildung bei Myxobakterien

Strukturen in Kolonien von Bakterien, Hefen und Amöben umfassen insbesondere Punkt-, Streifen-, Verzweigungs-, Spiral- und Ringmuster und sind Ausdruck kollektiver Strukturbildung. Oft entwickeln Mikroorganismen im Verlaufe ihres Lebenszyklus eine Folge verschiedener Muster. Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen stehen Myxobakterien, die Aggregations- und Wellenmuster (Rippling) sowie dreidimensionale Fruchtkörper ausbilden. Wir setzen bislang zweidimensionale Modelle ein, die auf der Dynamik von Einzelzellen beruhen. Simulationen ermöglichen den Test neuer Hypothesen zur Musterbildung. Es zeigt sich, dass elementare Wechselwirkungen zu komplexen Mustern, z.B. der Aggregation stäbchenförmiger beweglicher Bakterien führen können. In der Zukunft sollen zur Analyse der Fruchtkörperdynamik dreidimensionale Modelle entwickelt und simuliert werden.

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Partner

• Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg
• TU Dresden, Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik

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Prof. Dr. Andreas Deutsch

Publikationen

• F. Peruani, J. Starruss, V. Jakovljevic, L. Sogaard-Andersen, A. Deutsch, M. Bär. Collective motion and nonequilibrium cluster formation in colonies of gliding bacteria. Phys. Rev. Lett., 108, 9, 098102, 2012. [Link]
• J. Starruss, F. Peruani, V. Jakovljevic, L. Soogard-Andersen, A. Deutsch, M. Bär. Pattern-formation mechanisms in motility mutants of Myxococcus xanthus. Interface Focus, 2, 6, 774-785, 2012. [Link]
• T. Walther, H. Reinsch, K. Ostermann, A. Deutsch, T. Bley. Applying dimorphic yeasts as model organisms to study mycelial growth: part 2. Use of mathematical simulations to identify different construction principles in yeast colonies. Bioprocess. Biosyst. Eng., 34, 21-31, 2011. [Link]
• J. Starruß, T. Bley, L. Søgaard-Andersen, A. Deutsch. A new mechanism for collective migration in M. xanthus. J. Stat. Phys., 128, 269-286, 2007. [Link]
• U. Börner, A. Deutsch, M. Bär. A generalized discrete model linking rippling pattern formation and individual cell reversal statistics in colonies of myxobacteria. Phys. Biol., 3, 138-146, 2006. [Link]