盘基网柄菌（Dictyostelium discoideum）是一种生活在土壤中的变形虫，属于变形虫门、粘菌亚门，通常被称为粘菌。它是一种真核生物，其在一生中从单细胞变形虫集合体转变为多细胞的“蛞蝓”，然后再转变为结果体。盘基网柄菌的生命周期相对较短，可以及时观察所有阶段。参与生命周期的细胞经历运动、化学信号和发育，这些对人类癌症研究具有应用价值。盘基网柄菌生命周期的简单性使其成为研究其他生物的遗传、细胞和生化过程的有价值的模式生物。

盘基网柄菌生活在含丰富有机化合物的土壤中，尤其是在潮湿的落叶和落叶土壤中。当潮湿时，子实体接种的孢子释放单倍体细胞，这些细胞呈现阿米巴虫的外形和生活方式。它们生活在水膜中，以细菌为食，如土壤和腐烂有机物中的大肠杆菌，通过二分分裂方式繁殖（营养期，vegetative phase）。只有当食物供给已经耗尽或食物暴露，有干掉的危险时，成百上千的阿米巴才会集合。单个地或象旅行团一样集体迁移至一个共同的会议区。这个聚集体吸收所有不同地方来的细胞，最后形成一个多细胞组成的蛞蝓。口语中也称它为“蝓”，科学术语称它为粘聚菌（grex）或假疟原虫（pseudoplasmodium）。蛞蝓被包在一种粘质的、非细胞片物质中，能象一个真正的蛞蝓那样移动。它迁移到一个明亮的地方变成子实体（fruiting body），子实体由一个基板和一个支持球形新孢子聚集于顶端的茎组成。基板和茎由体细胞构成。体细胞形成由纤维素组成的壁，最后死亡。相反，其中的孢子细胞存活，它们是生殖细胞，其形成和释放都是为了执行无性繁殖的功能。

在无性繁殖的生命周期中，网柄菌从单细胞状态到多细胞状态发生了一个非同寻常的转换：大量单个阿米巴虫集合成一个社会群体，使能适应不利的环境条件。因此，网柄菌是一种由原来独立的单细胞阿米巴形成的“部分时间是多细胞的生物体”。

网柄菌在非正常条件下也会产生奇妙的有性生殖：通过吞噬相邻的阿米巴，两个细胞融合并扩大成一个巨型细胞，这个巨型细胞被包裹在囊内，尔后经过减数分裂和有丝分裂产生新的单倍体阿米巴虫。

盘基网柄菌的生命周期包括四个阶段：营养、聚集、迁移和完成。生命周期始于成熟的孢囊（结果体）释放孢子。在温暖潮湿的条件下，孢囊中的黏液变形虫孵化。在其营养阶段，黏液变形虫通过有丝分裂分裂，同时以细菌为食。细菌分泌叶酸，吸引黏液变形虫。当细菌供应耗尽时，黏液变形虫进入聚集阶段。

在聚集阶段，饥饿引发蛋白化合物（如糖蛋白和腺酸环化酶）的产生。糖蛋白促进细胞间的粘附，腺苷酸环化酶产生环状AMP。环状AMP由变形虫分泌，吸引邻近细胞聚集到中心位置。当它们朝信号移动时，它们相互碰撞并通过糖蛋白粘附分子粘在一起。

迁移阶段开始后，变形虫形成紧密的聚集体，细胞的长形堆积在地面上。变形虫一起作为运动的伪足浆团，也被称为蛞蝓。蛞蝓约2-4毫米长，由多达10万个细胞组成，通过在其前端细胞产生纤维素鞘来移动。部分鞘会留下粘液痕迹，随着向光、热和湿度等引诱物的前进方向移动。环状AMP和一种称为分化诱导因子的物质有助于形成不同的细胞类型。蛞蝓分化为前柄和前孢细胞，分别移动到前端和后端。一旦蛞蝓找到合适的环境，前端形成果体的柄，后端形成果体的孢子。最近发现的类前端细胞也分散在蛞蝓的后部区域。这些类前端细胞形成果体的底部和孢子的盖。蛞蝓定居在一个地方后，后端扩展，前端向空中抬起，形成所谓的“墨西哥帽”，完成阶段开始。

前柄细胞和前孢细胞在完成阶段互换位置，形成成熟的果体。墨西哥帽的前端形成纤维素管，使更后端的细胞沿着管的外部移动到顶部，前柄细胞向下移动。这种重新排列形成了由蛞蝓前端细胞组成的果体柄，而蛞蝓后端细胞位于顶部，现在形成果体的孢子。经过8-10小时的过程，成熟的果体完全形成。这个果体高1-2毫米，现在能够通过释放成熟的孢子再次开始整个生命周期。

由于其许多基因与人类基因同源，同时其生命周期又相对简单，盘基网柄菌通常被用作模式生物。它可以在有机体、细胞和分子水平上进行观察，主要是因为其细胞类型和行为受限，而且生长迅速。它被用于研究细胞分化、趋化和凋亡，这些都是正常的细胞过程。它还被用于研究其他发育方面，包括细胞排序、图案形成、吞噬作用、运动性和信号转导。这些过程和发育方面在其他模式生物中要么不存在，要么很难观察。盘基网柄菌与更高级的动物界密切相关。它携带类似的基因和途径，使其成为基因敲除的良好候选者。

细胞分化过程发生在细胞变得更专业化，以发育成多细胞生物。基因表达的调整可能导致大小、形状、代谢活动和响应性的变化。在这种物种中，细胞多样性和分化涉及细胞间相互作用的决策，以形成柄细胞或孢子细胞。这些细胞命运取决于它们的环境和图案形成。因此，该生物是研究细胞分化的优秀模型。

趋化被定义为生物沿着化学浓度梯度向化学刺激物质移动或远离的过程。某些生物在移动到营养物质来源时表现出趋化性。在盘基网柄菌中，变形虫从细胞外分泌信号cAMP，吸引其他变形虫向源头迁移。每个变形虫都朝着分泌最多cAMP的中心变形虫移动。然后，cAMP的分泌被所有变形虫表现出来，并成为它们开始聚集的信号。这种化学物质的排放和变形虫的运动每六分钟发生一次。变形虫朝着浓度梯度移动60秒，然后停下，直到下一次排放。单个细胞的这种行为往往会导致细胞群中的振荡，不同浓度的cAMP化学波会在群体中传播成螺旋形。数学生物学家Thomas Höfer和Martin Boerlijst发现了一组优雅的数学方程，可以重现盘基网柄菌的螺旋和流动模式。数学生物学家Cornelis J. Weijer证明了类似的方程可以模拟其运动。这些模式的方程主要受到变形虫种群密度、环状AMP产生速率和单个变形虫对环状AMP的敏感性的影响。螺旋模式是由位于群体中心的变形虫形成的，它们在释放环状AMP波时旋转。

cAMP作为趋化剂的使用在其他生物中尚未得到确认。在发育生物学中，这是趋化性的一个可以理解的例子，对于理解人类炎症、关节炎、哮喘、淋巴细胞迁移和轴突引导等方面至关重要。吞噬作用用于免疫监视和抗原呈递，而细胞类型决定、细胞排序和图案形成是胚胎发育的基本特征，可以通过这些生物进行研究。

然而，cAMP振荡可能并不是多细胞阶段的集体细胞迁移所必需的。一项研究发现，在盘基网柄菌的多细胞阶段，cAMP介导的信号传导从传播波变为稳态。

尽管盘基网柄菌通常通过无性生殖繁殖，但在特定条件下仍然能够进行有性生殖。盘基网柄菌有三种不同的交配类型，研究已经确定了指定这三种交配类型的性别基因座。异配型交配发生在黑暗潮湿的环境中，当两种不同交配类型的变形虫同时存在时，它们可以在聚集过程中融合形成巨大的合子细胞。巨细胞然后释放环状AMP来吸引其他细胞，然后在聚集体中以食人方式吞噬其他细胞。被吞噬的细胞用来包裹整个聚集体，形成厚厚的纤维素壁，这就是所谓的大囊。在大囊内，巨细胞首先通过减数分裂，然后通过有丝分裂产生许多单倍体变形虫，它们将被释放以正常变形虫的方式进食。AC4和ZA3A等同配型的盘基网柄菌也能够产生大囊。与异配型菌株不同，这些菌株可能同时表达两种交配型等位基因（matA和mata）。尽管有性繁殖是可能的，但在实验室条件下很少见到盘基网柄菌大囊成功萌发。然而，在盘基网柄菌的自然种群中，重组是普遍存在的，这表明性别可能是其生命周期的重要方面。

该生物在实验室中容易培养，这增加了它作为模式生物的吸引力。盘基网柄菌可以在液体培养中生长，但通常在含有营养琼脂的培养皿中生长，并保持表面潮湿。培养在22-24°C（室温）下生长最佳。盘基网柄菌主要以大肠杆菌为食，这对其整个生命周期都是足够的。当食物供应减少时，黏液变形虫聚集形成伪足浆团。很快，培养皿上就会覆盖各种生命周期的阶段。经常检查培养皿可以进行详细的发育观察。细胞可以在任何发育阶段收获并快速生长。

在实验室中培养盘基网柄菌时，重要的是要考虑其行为反应。例如，它对光线、较高温度、高湿度、低氧环境等条件敏感，这些因素都可能影响其生长和发育。因此，实验室条件需要精心控制，以确保研究结果的准确性。