一個(gè)新的機(jī)制如何保持完整的動(dòng)物細(xì)胞
幾乎八年前,斯坦福大學(xué)生物工程師馬努普拉卡什正在尋找一種方式看每個(gè)細(xì)胞在成年生活,表現(xiàn)動(dòng)物復(fù)雜的細(xì)節(jié)。他的生活搜索目錄和發(fā)生在簡(jiǎn)單的海洋動(dòng)物絲adhaerens-or Tplax,普拉卡什來(lái)調(diào)用它。
這個(gè)超平平動(dòng)物缺乏肌肉和神經(jīng)元,但仍然動(dòng)作和導(dǎo)航通過(guò)其水世界。普拉卡什實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)Tplax管理這一壯舉通過(guò)驚人的快速收縮的兩個(gè)據(jù)layers-contractions足夠強(qiáng)大,他們將這些看似微妙的組織通常扯破。在他們的第一篇論文基于多年的研究這種生物,10月11日發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上,研究人員描述了超高速收縮并提出一個(gè)假設(shè)這種生物如何承受海洋環(huán)境的內(nèi)部和外部的力量。
研究結(jié)果不僅可以幫助動(dòng)物進(jìn)化而來(lái)的是多么的復(fù)雜,但也建立一個(gè)先進(jìn)的材料,稱為一個(gè)活躍的固體,可以顯著而迅速地調(diào)節(jié)自身的物理性質(zhì)。
“很多生物學(xué)的規(guī)則,我們讀課本的,到目前為止,由幾組模型的生物,”普拉卡什說(shuō),生物工程副教授,資深作者的論文。“如果我們打算將解開(kāi)的一代生物學(xué)定律,這是極其重要的理解和欣賞我們星球上進(jìn)化的多樣性和更全面思考在生物系統(tǒng)實(shí)際上是可能的。”
移動(dòng)沒(méi)有肌肉
在早期的研究Tplax,生物將反復(fù)的視圖在顯微鏡下。但是隨著時(shí)間的推移,普拉卡什實(shí)驗(yàn)室研究人員學(xué)會(huì)了跟蹤和量化這些動(dòng)物的每一個(gè)細(xì)胞擠壓和不安。普拉卡什還記得他們的努力開(kāi)始償還。
”有一天,第一次,我有一些污漬,標(biāo)簽Tplax細(xì)胞的工作,我們?cè)陲@微鏡下看到細(xì)胞的收縮,”普拉卡什說(shuō)。“在顯微鏡下看起來(lái)就像煙花,那一刻,告訴我們有一些非常特別的動(dòng)物和我們需要理解它。”
這些煙花Tplax快速收縮,發(fā)生在所謂的平層上皮細(xì)胞無(wú)限的皮膚。雖然這些類型的細(xì)胞有長(zhǎng)期合同,例如,在胚胎Tplax的收縮快10倍比任何上皮細(xì)胞收縮報(bào)道。這將撕裂任何其他生物細(xì)胞組織的網(wǎng)絡(luò)這么瘦的動(dòng)物,只有25微米厚,或四分之一一張紙的厚度。
研究人員認(rèn)為組織的力量在于,雖然一些細(xì)胞合同強(qiáng)烈,其他軟化假設(shè)他們叫“積極凝聚力。”在許多組織中,收縮反應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致撕裂和放松會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物是力量的擺布。通過(guò)同步和協(xié)調(diào)方式,細(xì)胞參與Tplax活躍的凝聚力分配壓力,讓動(dòng)物保持完整和控制。
發(fā)現(xiàn)一個(gè)超高速收縮上皮細(xì)胞為上皮細(xì)胞收縮的作用提出了新的問(wèn)題在協(xié)調(diào)整個(gè)組織細(xì)胞活性。
“我們看看這個(gè)簡(jiǎn)單的生物,我們看到它做出決定和移動(dòng)和狩獵,”Shahaf艾蒙說(shuō),普拉卡什實(shí)驗(yàn)室博士后論文的主要作者。“這是一個(gè)巨大的進(jìn)化問(wèn)題,單個(gè)細(xì)胞如何合并成為多細(xì)胞生物和如何使這樣一個(gè)最小的組織相同的細(xì)胞能夠執(zhí)行復(fù)雜的行為。”
現(xiàn)在,研究人員正在探索其他有機(jī)體可能使用積極的凝聚力和創(chuàng)造人工材料復(fù)制這種機(jī)制建立一個(gè)活躍的固體。這些收縮速度的關(guān)鍵是不尋常的幾何Tplax上皮的結(jié)構(gòu):t形細(xì)胞細(xì)胞核掛著一張很薄的頂部和底部,并排排列的單層磚。幾何圖形,它們與海綿,可以通知新材料的發(fā)展。
神秘的野獸
處理實(shí)驗(yàn)室血統(tǒng)和動(dòng)物他們?cè)诿商乩プ×俗约?該集團(tuán)增長(zhǎng)Tplax各種各樣的大小和形狀,創(chuàng)建動(dòng)物數(shù)百數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的細(xì)胞。這個(gè)窗口大小的變化提供了一個(gè)強(qiáng)大的理解細(xì)胞如何協(xié)調(diào)不同細(xì)胞的數(shù)量增加或減少。
“Tplax真的很神秘的野獸,”馬修說(shuō)牛,普拉卡什實(shí)驗(yàn)室和研究生論文的合著者,“但我們使用,我們的優(yōu)勢(shì)找到我們理解什么是動(dòng)物王國(guó)的一部分彎曲然后休息。”
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