生物科學：動物細胞如何保持完整的新機制？
Trichoplax adhaerens- 在斯坦福的Prakash實驗室中被稱為Tplax，沒有肌肉或神經元，也沒有明確的形狀，但仍然管理著協調的運動。
大約八年前，斯坦福大學的生物工程師Manu Prakash正在尋找一種方法來觀察成年人生活中的每一個細胞，精心細緻地表現動物。他搜索了生活目錄，並發現了簡單的海洋動物Trichoplax adhaerens或Tplax，正如普拉卡什所稱的那樣。
這種超扁平的動物既缺乏肌肉又缺乏神經元，但仍然會在水世界中移動和航行。Prakash實驗室發現Tplax通過其兩個類似皮膚的層中的驚人快速收縮來控制這一壯舉 - 收縮強度足以使它們通常撕裂這些看似脆弱的組織。研究人員在10月11日發表在“美國國家科學院院刊”上的第一篇關於這種生物體研究的論文中，研究人員描述了超快速的收縮，並提出了一個關於這種生物如何抵抗內部和外部力量的假設。海洋環境。
這些研究結果不僅有助於瞭解複雜動物的進化過程，還有助於創造一種稱為活性固體的先進材料，可以顯著快速地調節其自身的物理特性。
“到目前為止，我們在教科書中閱讀的大部分生物學規則都是由幾套”模型“生物決定的，”生物工程副教授，該論文的高級作者普拉卡什說。“如果我們打算成為解釋生物學定律的那一代，那麼瞭解和理解我們星球上所發展的東西的多樣性，並更全面地思考生物系統中實際可行的東西，這一點非常重要。”
沒有肌肉的運動
在研究Tplax的早期，這些生物會在顯微鏡下反覆移動。但隨著時間的推移，普拉卡什實驗室的研究人員學會了跟蹤和量化動物的每一次細胞擠壓和蠕動。普拉卡什記得當他們的努力第一次開始得到回報時。
“實際上有一天，我第一次有一些標記Tplax細胞工作的汙漬，在顯微鏡下我們看到了細胞收縮的爆炸，”普拉卡什說。“它看起來像是在顯微鏡下的煙花，而那一刻告訴我們這種動物有一些非常特殊的東西，我們需要了解它。”
那些煙花是Tplax的快速收縮，它發生在所謂的上皮細胞的平坦層 - 基本上相當於皮膚。雖然長期以來已知這些細胞會收縮，但在胚胎中，例如，Tplax的收縮速度比有史以來報道的任何上皮細胞收縮快10倍。這會撕裂像這種動物一樣薄的任何其他生物組織中的細胞網絡，其僅為約25微米厚，或者是紙張厚度的四分之一。
研究人員認為組織的優勢在於，雖然一些細胞強烈收縮，但其他細胞軟化 - 一種假設，他們稱之為“積極的凝聚力”。在許多組織中，對力的反應收縮會導致撕裂和放鬆會導致動物受到該力的支配。通過同時和協調地進行，Tplax活躍內聚中所涉及的細胞分散應力，使動物保持完整並控制。
超快速收縮上皮細胞的發現為上皮收縮在協調整個組織的細胞活動中的作用提出了新的問題。
“我們看看這個簡單的生物，我們看到它做出決定，移動和捕獵，”該論文的第一作者，普拉卡什實驗室的博士後研究員Shahaf Armon說。“這是一個巨大的進化問題，單個細胞如何合併成為多細胞生物體，以及由相同細胞組成的這種最小組織如何能夠執行復雜的行為。”
現在，研究人員正在探索其他生物體可能使用的活躍內聚力，並正在創造複製這種機制以構建活性固體的人造材料。這些收縮速度的關鍵在於Tplax上皮結構的不尋常的幾何形狀：T形細胞具有非常薄的頂層和底部的懸掛核，它們像單層磚一樣並排排列。他們與海綿共享的那種幾何形狀可以為新材料的開發提供信息。
神秘的野獸
他們與蒙特利的實驗室血統和動物一起工作，成長為Tplax的各種大小和形狀，創造了數百到數百萬個細胞的動物。這種尺寸的變化提供了一個強大的窗口，可以瞭解細胞協調隨著細胞數量的增加或減少而變化的方式。
“Tplax真的是神秘的野獸，”普拉卡什實驗室的研究生兼該論文的共同作者馬修·布爾說，“但我們利用這一點來發現我們對成為動物一部分意味著什麼的理解王國彎曲然後休息。“
閱讀更多 十年煮酒尚溫 的文章
