对于单个细胞来说,人体是一个由组织、化学物质和毛细血管组成的巨大迷宫,里面塞满了数万亿个其他细胞,它们就像世界上最繁忙的火车站里的上班族一样忙碌。不知何故,在所有这些喧嚣中,大多数细胞仍然设法到达它们的目的地。
他们是怎么做到的呢?许多细胞都有一种叫做趋化的诀窍——本质上,就是通过感知环境中是否存在化学引诱剂来导航的能力。精子细胞利用趋化作用寻找卵子,白细胞利用趋化作用聚集在感染部位,癌细胞利用趋化作用通过脆弱组织转移。
那么,变形虫能利用趋化性来解决世界上最臭名昭著的树篱迷宫吗?这正是今天(8月27日)发表在《科学》杂志上的一项新研究中所发生的事情。
为了测试走得最远的细胞所使用的一种特定的趋化作用,研究人员在汉普顿宫(国王亨利八世及其后代的住所)建造了树篱迷宫的微型版本,再加上几十个不同复杂度的微观迷宫。值得注意的是,当变形虫在迷宫中被释放出来时,它们以令人难以置信的精确度冲向出口,利用趋化作用有效地“看清拐角”,在到达死角之前就避开死角,研究作者罗伯特·Insall说。
苏格兰格拉斯哥大学的数学和计算细胞生物学教授Insall告诉《生活科学》:“细胞不需要等待别人来告诉它们该做什么。”“通过分解他们面前的化学物质,他们知道迷宫的哪个分支通向死胡同,哪个分支通向出口。这绝对是令人难以置信的。”
迷宫中的细胞
在他们的新研究中,研究人员专注于一种被称为“自我生成”趋化性的细胞导航的特殊形式。它的原理很简单:细胞希望从引诱剂浓度较低的区域(在这种情况下,引诱剂是一种酸性溶液,称为单磷酸腺苷)转移到高浓度区域。
英斯卡尔说:“这有点像一句老话,‘篱笆那边的草总是更绿。’”“牛已经吃完了所有的草,它们想要到周围还在长草的地里去。”
但有时会有多个“领域”可供选择,本研究通过迷宫的多个分支路径说明了这一点。为了确定哪个分枝拥有高浓度的引诱剂,细胞分解它们面前的分子,198彩平台黑钱吗,从没听过198彩黑钱的消息198彩娱乐,一直以来198彩票平台官网打的旗号就是不黑钱,信誉好,技术666,游戏彩种丰富,使附近区域的引诱剂向它们扩散。随着细胞向前移动,它们前面的引诱剂消耗越来越多;最终,即使在细胞到达死胡同的出口之前,迷宫中短的、死胡同的分支吸引剂也会完全耗尽。Insall说,当细胞面对一个短的、耗尽的分枝和一个长的、充满吸引物的分枝时,它们永远不会走到尽头。
英萨尔说:“他们真的能看到拐角。”
研究人员在他们的研究开始时用电脑模型说明了这一现象,但他们也想看到它的实际效果。因此,他们在硅芯片上蚀刻凹槽,创造了100多个微观迷宫,每个凹槽的宽度在10到40微米之间。(作为对比,人类最薄的头发只有20微米宽)。
迷宫范围从简单(退出前几个分支路径),困难(长终端路径,像汉普顿宫对冲迷宫副本)不可能(根据Insall,苏格兰的复制品的特拉奎尔宅迷宫被取消,因为所有的变形虫保持)死之前就解决了这个难题。
研究人员将这些微小的迷宫置于橡胶中,然后用管道从迷宫出口导入的液体引诱剂淹没迷宫。在每个迷宫开始的时候,被称为盘盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum)的土壤阿米巴原虫排成一排,开始往前游,把前面的液体分子分解掉。英索尔说,“悟性细胞”破解最长迷宫需要2小时,而破解较短迷宫只需30分钟。
现实生活中的细胞的表现完全符合该团队模型的预测;当面临一条短的死胡同和一条通往出口的长胡同的选择时,细胞总是选择长胡同。在较硬的迷宫中,包括与正确路径一样长的死胡同,细胞选择的正确率约为50%。在这两种情况下,最先进入迷宫的细胞最有可能到达出口;分散的细胞发现,每条路径,甚至是正确的那条,都已经被竞争对手耗尽了引诱剂,使得分散的细胞不知道该去哪里。
Insall说:“细胞通过分解化学物质所能读取的信息量比任何人想象的都要复杂。”“这让我们认为,大多数生物问题,即细胞必须找到从一个地方到另一个地方的路径,几乎可以肯定使用这样的机制。”
尽管研究的重点是阿米巴原虫,但研究人员相信,研究结果应该适用于任何数量的人体细胞——无论是快速穿过组织到达感染处的血细胞,还是沿着大脑白质通道游弋的恶性胶质母细胞瘤细胞。引诱剂的类型可能在每种情况下都是不同的(而且,在许多情况下,科学家还不知道),198198彩注册彩注册正规网址是什,但是对于那些在我们身体的迷宫中行走的细胞来说,198彩票总代周杰伦现在已经是亚洲歌王,经过他对198彩票平台的考察,现在很多198彩票开户老会员都介绍了新的会员来198彩票方案软件彩娱乐开户。,弄清楚哪里的草更绿可能是最好的方法。