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像人類(lèi)一樣，細胞也可以通過(guò)投票進(jìn)行決策。但是他們怎么知道該投票呢?弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)和倫敦國王學(xué)院(King's College London)的研究人員發(fā)現了細胞如何主動(dòng)尋找信息，以便做出更快更好的集體決策來(lái)協(xié)調新血管的生長(cháng)。這為理解細胞中的智力提供了新的基礎。
細胞在創(chuàng )建新組織時(shí)如何準確，快速地協(xié)調動(dòng)作的過(guò)程非常復雜。他們必須共同決定哪個(gè)單元應該承擔特定的工作，并確保沒(méi)有太多或太少的單元來(lái)履行每個(gè)角色。
在發(fā)表于英國《哲學(xué)交易》上的研究中，研究人員發(fā)現，當生長(cháng)新血管時(shí)，細胞通過(guò)主動(dòng)感知的過(guò)程做出集體決策。在這里四處走動(dòng)以更好地感知環(huán)境有助于做出決定。
研究人員將其與進(jìn)入一個(gè)黑暗，陌生的房間并將手臂伸到墻壁周?chē)赃M(jìn)行電燈開(kāi)關(guān)進(jìn)行比較。就牢房而言，它們會(huì )伸出長(cháng)長(cháng)的“手指”，并在環(huán)境中感覺(jué)到自己的方式。這樣一來(lái)，他們可以快速選擇能夠感應到周?chē)h(huán)境中大信號的單元。
克里克細胞適應行為實(shí)驗室的資深作者兼小組負責人，倫敦國王學(xué)院的高級講師凱蒂·本特利(Katie Bentley)說(shuō)：“在大多數生物學(xué)教科書(shū)中，過(guò)程是按一定順序逐步進(jìn)行的。分子A與受體B結合。并導致運動(dòng)C。在這種重要的集體細胞決定的情況下，步驟彼此并列而不是連續進(jìn)行，因為細胞在“決定”如何形成新組織的同時(shí)移動(dòng)。
“在做出選擇的同時(shí)利用來(lái)自世界各地的反饋的能力通常是我們與'高等生物'相關(guān)聯(lián)的，因此，認識到這些過(guò)程如何在更基本的生活系統中也起著(zhù)作用，可以揭示出生物功能驅使它們走向的基本方面。表現得像他們一樣。
“如果這個(gè)過(guò)程出錯了，它甚至可能會(huì )解鎖影響這些反饋過(guò)程的新療法和療法。”
在概念驗證工作中，研究人員集中于血管的形成，這對健康的組織發(fā)育和修復至關(guān)重要，并且在疾病中常常失調。
在此過(guò)程開(kāi)始時(shí)，沿現有血管外部的一些內皮細胞會(huì )變成jian端細胞。這些jian端細胞在其表面上長(cháng)有手指狀的突起，稱(chēng)為絲狀偽足，是頭個(gè)從現有血管中移出以形成新的發(fā)芽容器的頭部的細胞。
目前尚不了解該過(guò)程涉及的時(shí)間安排和細胞相互作用的許多方面，包括內皮細胞如何決定它們中的哪些應成為jian端細胞。
通過(guò)計算機模擬和斑馬魚(yú)胚胎研究，研究人員發(fā)現絲狀偽足在致力于成為jian端細胞之前就開(kāi)始在細胞表面形成。然后，絲狀偽足延伸到周?chē)慕M織中，并檢測可能觸發(fā)細胞成為jian端細胞或抑制其的信號。絲足運動(dòng)和感測的過(guò)程構成了主動(dòng)的知覺(jué)反饋回路。
重要的是，為了阻止所有的單元格成為jian端單元格，相鄰的單元格互相發(fā)送信號，這樣只有其他每個(gè)單元格都可以專(zhuān)門(mén)化。
倫敦克里克和國王學(xué)院的作者兼研究員巴赫蒂·扎基洛夫(Bahti Zakirov)表示：“令人振奮的是，發(fā)現絲狀偽足是在細胞*變成jian端細胞之前發(fā)生的。直到現在，這些突起還被認為只是終產(chǎn)物我們已經(jīng)將其翻轉了一下，表明細胞利用絲狀偽足更好地感知其環(huán)境并告知其決策-突出了運動(dòng)和感知之間的反饋，這是決策過(guò)程中的重要角色。 ”
當研究人員在他們的計算機模型和斑馬魚(yú)胚胎中破壞了絲狀偽足時(shí)，選擇的針尖細胞更少了，這種選擇發(fā)生得更慢。先前已證明這種延遲的過(guò)程導致形成密度較小的血管網(wǎng)絡(luò )。
Zakirov繼續說(shuō)：“如果jian端細胞選擇出現錯誤或減慢，可能會(huì )導致分支不良或血管網(wǎng)絡(luò )異常，從而限制血流。反過(guò)來(lái)又會(huì )導致癌癥，視網(wǎng)膜病變和HHT-遺傳性出血性毛細血管擴張等疾病。更好地理解如何加快或改變分支節奏因此可能會(huì )導致新的治療方法，可以調節血管密度，這在創(chuàng )造人造器官或組織，因為這些也需要密集的可能也有助于血液血管網(wǎng)絡(luò )“。
Bentley補充說(shuō)：“這項工作不僅為我們提供了有關(guān)jian端細胞選擇過(guò)程的嶄新視角，揭示了絲蟲(chóng)病的隱性但至關(guān)重要的計時(shí)功能，還為眾多新的令人振奮的研究方向打開(kāi)了大門(mén)。我們將在未來(lái)的工作中探索其中的一些重要問(wèn)題，以期更好地解釋和理解細胞行為。”
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來(lái)源：生物幫
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