キイロタマホコリカビ
キイロタマホコリカビの核ゲノムの塩基配列は、2005年に報告された (下表)。染色体数は n = 6 であり、合計約 34 Mbp (Mbp = 100万塩基対)。GC含量 (DNAにおけるグアニンとシトシンの割合) が低く、22.4%しかない。このゲノム中にはおよそ12,500個の遺伝子 (タンパク質遺伝子) が存在すると推定されており、ゲノムサイズに対して遺伝子数が多い。イントロンを含む遺伝子が多いが、そのイントロンサイズは一般的な真核微生物と同様に小さい。多くのタンパク質遺伝子はトリプレットリピートをもち、保存性が低い反復アミノ酸に翻訳される。この特徴は他の真核生物にも見られるがキイロタマホコリカビでは特に顕著であり、進化的可塑性に寄与していると考えられている。
ミトコンドリアDNAはおよそ 55.6 kbp (kbp = 1,000塩基対) の環状DNAであり、GC含量は27.4%。61遺伝子を含み、全ての遺伝子が同一のDNA鎖に同じ向きにコードされている。ミトコンドリアDNAは、1個の細胞におよそ200コピー存在する。
停止した移動体は、メキシカンハット (“Mexican hat” stage) とよばれる形に変形する (上図1)。基質に接している底面の細胞は、セルロース性の細胞壁を形成し、液胞化して死細胞になり basal disk (直径 150−400 μm) を形成する。中央の突出部は予定柄細胞からなり、それを囲むようにセルロースを主成分とする管が形成され、その中で予定柄細胞も同様に死細胞である柄細胞になる。柄は下方に伸長し、柄が basal disk に達すると、上方に残されていた予定柄細胞が柄の上に積み重なって柄が上方に伸長する (下図5a)。柄の先端は棍棒状になる。これに伴って予定胞子細胞も上昇し、個々の細胞がセルロース性の細胞壁で囲まれて胞子になる。その結果、最終的に柄の先端に粘液質で囲まれた胞子塊 (sorus, pl.
キイロタマホコリカビの子実体形成において、胞子となった細胞は散布されて発芽し、次世代につながることができる。一方で、柄となった細胞はその場で死ぬ。柄を形成することは胞子の散布を効率的にするため、細胞が柄となる行動は利他的行動とも見なされ、そのためキイロタマホコリカビを含むタマホコリカビ類は社会性アメーバ (social amoeba) ともよばれる。
このような細胞どうしの関係においては、集合の中心にあった細胞や、より"強い"細胞 (分裂前の大型の細胞、栄養価の高い餌を食べていた細胞) が胞子になりやすい。また異なる株が混合して単一の子実体を形成する際には、特定の株が胞子になりやすい (柄になりにくい) 性質を示すことがある (図7a)。このような性質は"裏切り" (cheating) とよばれ、株自身の遺伝的な性質と、株間の関係によって生じることが知られている。裏切りには利点と不利な点があり、裏切り者は胞子になれる利点があるが、裏切り者を含む遺伝的にキメラな移動体は、短距離しか移動できない (図7b)。
これによる集合パターンはベロウソフ・ジャボチンスキー反応に一致する非線形現象であることが知られている。
集合中のアメーバ細胞は細長くなり、その前後縁にはCsA (contact site A) タンパク質が、側面にはDd-Cad1タンパク質が局在している。CsAタンパク質やDd-Cad1タンパク質はともに細胞間接着分子となる糖タンパク質であり、これによって連なったアメーバ細胞群はストリーム (stream) とよばれる放射状の構造を形成する (右図3a, b)。
ストリーム形成を介して形成された細胞塊 (多細胞体) は偽変形体 (pseudoplasmodium) ともよばれるが、子実体形成に至るまで様々な形態変化を示し、キイロタマホコリカビではそれぞれの時期に名称が付けられている。集合した当初の細胞塊は、マウンド (mound) とよばれる (上図1)。マウンドは、細胞が分泌した糖タンパク質やセルロースからなる粘液鞘 (slime sheath) で覆われる。マウンドは、細胞間の結合がゆるい状態 (ルースマウンド loose mound) から、しっかりと結合した状態 (タイトマウンド tight mound) へ変化する。種特異的な多型細胞接着タンパク質、特にtgrB1とtgrC1を発現し、細胞接着に関わる。この間に、予定柄細胞 (prestalk cell) と予定胞子細胞 (prespore cell) への細胞分化が始まる。予定柄細胞は、マウンドの頂上部で乳頭突起 (tip) を形成する (tipped mound)。突起はcAMPのパルス生成を続け、これがマウンド内の細胞分化を制御する。