脊椎動物用相同的礦物質(zhì)構(gòu)建骨骼

一些海洋生物用硬殼和刺刺覆蓋自己，而脊椎動物用相同的礦物質(zhì)構(gòu)建骨骼。這些動物如何獲得構(gòu)建這些強(qiáng)大礦物結(jié)構(gòu)所需的鈣?Weizmann科學(xué)研究所結(jié)構(gòu)生物學(xué)系的Lia Addadi教授和Steve Weiner教授問了這個關(guān)于海膽的問題，海膽需要從海水中提取相當(dāng)多的鈣離子來構(gòu)建它們的刺。答案讓他們感到驚訝，這可能會改變科學(xué)家對生物礦化過程的看法。

幾年前，阿達(dá)迪和韋納發(fā)現(xiàn)海膽用一小撮“無組織”的材料制造刺，這些材料在放置到位時硬化成水晶。“所以問題又回到了一步：他們?nèi)绾潍@得制造這種材料所需的鈣離子?”阿達(dá)迪說。“游離鈣是不是在海豐富的水，補(bǔ)充說：”韋納，“所以他們需要一種有效的方式來提取和濃縮離子。”

為了回答這個問題，包括Netta Vidavsky在內(nèi)的研究人員需要“按現(xiàn)狀”觀察動物細(xì)胞的方法，即生命中的水，包括水。為此，該小組求助于德國Carl Zeiss Microscopy的Andreas Schertel博士和Weizmann科學(xué)研究院生命科學(xué)核心設(shè)施的Sefi Addadi博士。非常新的尖端技術(shù)使他們能夠觀察海膽胚胎中的細(xì)胞薄片，然后重建這些細(xì)胞的三維圖像以及它們攝入的標(biāo)記鈣離子。“就在幾年前，我們還沒有完成這項研究，”阿達(dá)迪說。

圖像顯示海膽幼蟲細(xì)胞實際上“飲用”海水，吸收水滴并在細(xì)胞范圍內(nèi)操縱水中的離子。這與這些細(xì)胞僅通過其外膜中的特殊通道一次一個地吸收離子的理論形成對比。他們觀察到的細(xì)胞充滿了稱為液泡的氣泡網(wǎng)絡(luò)，這些氣泡會收集鈣離子，顯然會產(chǎn)生濃縮的鈣包，用于構(gòu)建脊柱。

這種方法可能比通過通道(細(xì)胞也可以)吸收離子更節(jié)能，但它提出了另一個問題：細(xì)胞必須能夠挑出鈣并排出海水中的其他離子，尤其是鈉和氯。“研究人員可能會忙著多年來弄清楚這些細(xì)胞如何操縱它們飲用的海水中的離子，”韋納說。

Addadi和Weiner指出，這不是第一次觀察到這種類型的鈣離子攝入量。耶路撒冷希伯來大學(xué)的喬納森埃雷茲教授在十年前曾將這種現(xiàn)象描述為單細(xì)胞，硬殼微生物，稱為有孔蟲。當(dāng)時，它被認(rèn)為是一種“好奇心”，但在兩種截然不同的生物中找到相同的過程表明它可能相當(dāng)普遍。雖然我們不生活在海水中，但即使是構(gòu)建骨骼的細(xì)胞也可以使用類似的方法來獲取鈣。

鄭重聲明：本文版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)載文章僅為傳播更多信息之目的，如有侵權(quán)行為，請第一時間聯(lián)系我們修改或刪除，多謝。

推薦內(nèi)容