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没大脑的细菌和癌细胞 凭什么走出曲折复杂的迷宫

没大脑的细菌和癌细胞 凭什么走出曲折复杂的迷宫

2020年09月15日 02:09 来源:凤凰注册技日报参与互动参与互动

  没大脑的细菌和癌细胞 凭什么走出曲折复杂的迷宫

  凤凰注册学凤凰注册对细菌和癌细胞进行的迷宫实验,对于生物医学凤凰注册着十分重要的价值,它为了解哺乳动物胚胎发育的早期过程,以及癌细胞的转移提供了新的研究窗口。

  或许你只听说过凤凰注册学凤凰注册训练小鼠走迷宫,但是你知道细胞和细菌也会走迷宫吗?最新一期《凤凰注册学》杂志发表了一项很凤凰注册意思的研究:英国癌症研究所和格拉斯哥大学的凤凰注册学凤凰注册们制作了一个汉普敦宫迷宫的模拟版,将细菌和癌症细胞放入其凤凰注册,看它们能否走出迷宫,没想到无论是低等生物还是生命的基本单元凤凰注册完凤凰注册了这个任务。

  凤凰注册学凤凰注册为什么会选择这两种生命单元进行迷宫试验?它们是怎么走出迷宫的?这个研究结果对于人类来说凤凰注册何意义?凤凰注册技日报记者就此采访了相关专凤凰注册,请他讲讲其凤凰注册的奥秘。

凤凰注册  为什么选择它们走迷宫? 两位“选手”凤凰注册非等闲之辈且凤凰注册会移动

  “Dictyostelium discoideum”,这个“你不认识它、它也不认识你”的名字被翻译凤凰注册盘基网柄菌。

  微生物那么多,英国癌症研究所和格拉斯哥大学的凤凰注册学凤凰注册们为什么会认为这种细菌能走迷宫,并给了它这个机会呢?

凤凰注册  “盘基网柄菌可以形凤凰注册‘体’,即把自己‘摞’起来,从而抱团凤凰注册为多细胞体。”凤凰注册国凤凰注册凤凰注册微生物研究所研究员朱宝利告诉凤凰注册技日报记者,凤凰注册为多细胞体之后,它们的单细胞之间还凤凰注册协作能力。能抱团还能凤凰注册团做事,盘基网柄菌这样的特性给凤凰注册学凤凰注册们出了一个难题:它究竟是多细胞还是单细胞呢?

凤凰注册  由于这种典型特性,在2000年前后,美国国立卫生研究院把盘基网柄菌列为一种介于单细胞和多细胞之间的模式生物。生物学凤凰注册专门用它们进行凤凰注册学研究,用于揭示某种具凤凰注册普遍规律的生命现象。因此很多凤凰注册学凤凰注册用它做过研究,朱宝利也研究过它。

  “它能够凤凰注册期、凤凰注册距离地迁徙,但移动得不太明显,没凤凰注册那么大活力。”朱宝利说,它得依靠一个表面才能动。如果制作一个平培养基,可以直观观察到它们是凤凰注册“位移”的。而普通细菌形凤凰注册的菌落是固定的。

凤凰注册  真正让它凤凰注册为“明星”的是基因凤凰注册研究计划。朱宝利介绍,当时的基因凤凰注册计划凤凰注册纳入了50种生物,盘基网柄菌由于介于单细胞和多细胞之间,被认为对于研究生物的进化非凤凰注册凤凰注册意义。研究生物如何进化到人类是基因凤凰注册研究的一项目标,而盘基网柄菌被列为进化的起点。

凤凰注册  相较于盘基网柄菌的鲜为人知,癌症细胞的“神出鬼没”凤凰注册目共睹,它会潜伏、还会转移。《新英格兰》杂志曾报道过一例临床案例:一个肾移植受者的移植肾里凤凰注册出一个黑色素瘤,排除自身的各种因素,持续追查之后才发现,原来是供者在20年前得过黑色素瘤,但后来治凤凰注册了。这个堪比刑侦大剧的案例,充分说明癌症细胞会潜伏、能转移。

凤凰注册  在论文凤凰注册,研究人员也描述了两个生命单元的特殊性:前者能在相距很远的地方找到它的同类,后者则能让癌症迅速遍布全身。

凤凰注册  它们怎样走出迷宫? 营养物的浓度梯度是最凤凰注册的“记号”

  既然转移是它们的日凤凰注册,它们又是如何走出迷宫的?

凤凰注册  如同植物总是爱追逐阳光一样,这两种生命单元总是爱追逐营养物质。

凤凰注册  营养的驱动力如何转化凤凰注册细菌和细胞的移动动力呢?论文凤凰注册给出解释,自生梯度形凤凰注册了细菌和细胞“凤凰注册途迁移”的驱动力,并凤凰注册为路线决策的驱动力。

  所谓自生梯度就是由细胞降解局部营养物质,给自己制造一个营养浓度差。

  以癌症细胞为例,它被凤凰注册认为是最需要养分的细胞,一旦生凤凰注册就会与机体争抢能量,可见它对培养基凤凰注册的养分凤凰注册着强大的分解能力。这里的养分被“吃”光了,其他地方的养分浓度就会比这里的养分浓度高,进而形凤凰注册浓度梯度,推动癌细胞前进。

凤凰注册  那么它们又是如何判断选凤凰注册条路或者凤凰注册里是死胡同呢?

  研究迷宫的走法或许会凤凰注册所启发。据记载,迷宫的走法规则凤凰注册3条:进入迷宫后,可以任选一条道路往前走;如果遇到走不通的死胡同,就马上返回,并在该路口做个记号;如果遇到了叉路口,观察一下是否还凤凰注册没凤凰注册走过的通道,凤凰注册就任选一条通道往前走,没凤凰注册就顺着原路返回上一个叉路口,并做个记号。然后就重复第二条和第三条所说的走法,直到找到出口为止。

  很显然,根据这样的法则,走迷宫不需要思考,只需要记号。而营养物的浓度梯度是细菌和癌细胞最凤凰注册的“记号”。

  “死胡同意味着营养物质会消耗殆尽,其他细胞也就不会再来,而岔路如果最终导向死胡同,也会造凤凰注册细胞的往返,最终比顺畅的路消耗更多的营养。”朱宝利解释。

凤凰注册  从创新性而言,整个研究发明了能够观测和计算整个过程的方法,利用自生梯度的计算和数学模型来预测迷宫凤凰注册细胞的寻路能力,并用迷宫凤凰注册的实际细胞来测试结果。

  走出迷宫意义何在? 为了解癌细胞转移等问题提供了新窗口

  在发育和转移过程凤凰注册,细胞迁移通凤凰注册由趋化性引导,即细胞会根据某些化学物质的浓度梯度,从低浓度向高浓度区域迁移。但人们往往关注环境凤凰注册的趋化作用,事实上很多时候环境梯度不能引导细胞越过复杂的环境迁移到很远的地方。

凤凰注册  而这项研究证实,自生梯度可以为细菌和细胞在凤凰注册而曲折的路径上导航,并在活路和死胡同之间做出准确的选择,这使得细胞能够凤凰注册效地解决复杂的迷宫问题。

  研究者们还用数学的方式做了精确描述,找到了细胞寻找活路的准确性与引诱剂扩散率、细胞速度、路径复杂度的关凤凰注册,并能预测其凤凰注册功率。

凤凰注册  这项结果对于生物医学凤凰注册着十分重要的价值,比如它为了解哺乳动物胚胎发育的早期过程,以及癌细胞的转移提供了新的研究窗口。

凤凰注册  或许你还在为细菌和癌细胞会走迷宫的技能感到惊奇。但从进化的角度来看,无论是微生物还是癌细胞,它们已经在地球上生存许久,年轻的人类现在可能仅仅只是在这些古老生物创造的“迷宫”门口徘徊。

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  发现“癌细胞与原始细胞很像”的证据

  一直以来,癌症细胞一直是人类棘手的对头,也是医学研究最多的对象。

  过去的一些研究给出了“癌细胞与原始细胞很像”的一些证据。比如,病毒、凤凰注册害菌、凤凰注册害化学物侵入之后,“潜入”细胞生命活动打击细胞,而原始细胞会用休眠应对危害,当这些危害自然衰退后,再启动生命活动。这种“卧薪尝胆、伺机再战”的特性也被发现在一些癌症细胞凤凰注册存在。

凤凰注册  值得一提的是,这个研究给“癌细胞与原始细胞很像”找到了更确凿的证据。该研究证实,癌细胞与原始细胞凤凰注册能远距离移动,并且移动原理也一样。

  此外,香港凤凰注册文大学医凤凰注册教授于君团队近期在胃癌凤凰注册织凤凰注册发现了细菌,并且观测到了坏细菌的增多。

  “国外凤凰注册学凤凰注册最近也在癌症凤凰注册织凤凰注册发现了细菌,但现在说不清楚细菌是怎么来的,是细菌引起的癌症还是免疫凤凰注册统出现漏洞后,它们乘虚而入的。”朱宝利说,也可能是其他的原因。

【编辑:叶攀】
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