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几乎八年前,斯坦福大学生物工程师马努普拉卡什正在寻找一种方式看每个细胞在成年生活,表现动物复杂的细节。他的生活搜索目录和发生在简单的海洋动物丝adhaerens-or Tplax,普拉卡什来调用它。
这个超平平动物缺乏肌肉和神经元,但仍然动作和导航通过其水世界。普拉卡什实验室发现Tplax管理这一壮举通过惊人的快速收缩的两个据layers-contractions足够强大,他们将这些看似微妙的组织通常扯破。在他们的第一篇论文基于多年的研究这种生物,10月11日发表在《国家科学院学报》上,研究人员描述了超高速收缩并提出一个假设这种生物如何承受海洋环境的内部和外部的力量。
研究结果不仅可以帮助动物进化而来的是多么的复杂,但也建立一个先进的材料,称为一个活跃的固体,可以显著而迅速地调节自身的物理性质。
“很多生物学的规则,我们读课本的,到目前为止,由几组模型的生物,”普拉卡什说,生物工程副教授,资深作者的论文。“如果我们打算将解开的一代生物学定律,这是极其重要的理解和欣赏我们星球上进化的多样性和更全面思考在生物系统实际上是可能的。”
移动没有肌肉
在早期的研究Tplax,生物将反复的视图在显微镜下。但是随着时间的推移,普拉卡什实验室研究人员学会了跟踪和量化这些动物的每一个细胞挤压和不安。普拉卡什还记得他们的努力开始偿还。
”有一天,第一次,我有一些污渍,标签Tplax细胞的工作,我们在显微镜下看到细胞的收缩,”普拉卡什说。“在显微镜下看起来就像烟花,那一刻,告诉我们有一些非常特别的动物和我们需要理解它。”
这些烟花Tplax快速收缩,发生在所谓的平层上皮细胞无限的皮肤。虽然这些类型的细胞有长期合同,例如,在胚胎Tplax的收缩快10倍比任何上皮细胞收缩报道。这将撕裂任何其他生物细胞组织的网络这么瘦的动物,只有25微米厚,或四分之一一张纸的厚度。
研究人员认为组织的力量在于,虽然一些细胞合同强烈,其他软化假设他们叫“积极凝聚力。”在许多组织中,收缩反应力会导致撕裂和放松会导致动物是力量的摆布。通过同步和协调方式,细胞参与Tplax活跃的凝聚力分配压力,让动物保持完整和控制。
发现一个超高速收缩上皮细胞为上皮细胞收缩的作用提出了新的问题在协调整个组织细胞活性。
“我们看看这个简单的生物,我们看到它做出决定和移动和狩猎,”Shahaf艾蒙说,普拉卡什实验室博士后论文的主要作者。“这是一个巨大的进化问题,单个细胞如何合并成为多细胞生物和如何使这样一个最小的组织相同的细胞能够执行复杂的行为。”
现在,研究人员正在探索其他有机体可能使用积极的凝聚力和创造人工材料复制这种机制建立一个活跃的固体。这些收缩速度的关键是不寻常的几何Tplax上皮的结构:t形细胞细胞核挂着一张很薄的顶部和底部,并排排列的单层砖。几何图形,它们与海绵,可以通知新材料的发展。
神秘的野兽
处理实验室血统和动物他们在蒙特利抓住了自己,该集团增长Tplax各种各样的大小和形状,创建动物数百数以百万计的细胞。这个窗口大小的变化提供了一个强大的理解细胞如何协调不同细胞的数量增加或减少。
“Tplax真的很神秘的野兽,”马修说牛,普拉卡什实验室和研究生论文的合著者,“但我们使用,我们的优势找到我们理解什么是动物王国的一部分弯曲然后休息。”
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