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《科学》:多动图看细胞走迷宫辣!细胞不光能通关,还会找最短路径,真是神了 | 科学大发现

 昵称32772025 2020-08-29

Hello~大家好~今天的《科学》又能看小电影了~

闲话不多说先来看图~右下角数字的单位是分钟

不得不说这些细胞找路可真6,大约一个半小时就找到迷宫出口了(而奇点糕至今还记得身陷儿童乐园竹栅栏迷宫半天出不来的尴尬与困窘

更神奇的是,这些细胞不光能找到出路,甚至还能主动选择最短的一条路,不信看下图↓

这两张图中用不同颜色标记了细胞不同时间点的位置(从开始到最后=从蓝到红)。仔细看可以发现,虽然两个迷宫乍一看很像,但下图迷宫在下方多了一条“捷径”,而细胞也很自然地选择了这条路。

这也太聪明了叭!

到底是什么指引着细胞前进的方向呢?

其实,细胞在体内的迁移还要比这两个迷宫复杂得多了,毕竟我们的身体有那么多不同的组织器官,在免疫、发育、甚至癌症转移等等生理状况下,细胞迁移的路途也挺远的,有个词形容起来非常恰当——

道阻且长

那么细胞是怎么好像自带GPS一样地完成爬雪山过草地的壮举的就令人十分好奇了。

有些情况下,细胞的迁移是和飞蛾扑火一个道理的,细胞能够受到一些化学物质的吸引,从物质浓度低的地方跑向物质浓度高的地方

不过根据科学家们的测算,这种作用最多也就在方圆5-10μm内还能有些作用,再远,没辙。其实想想也对,我们身体内部环境总体来说还是比较平衡的,总不可能脑袋顶和脚后跟之间一直保持着持续的浓度差吧。

这就不得不说细胞真是很机智(虽然它们也没长脑袋)!环境中么得那么大的浓度差,咱们可以自己造啊!

简单来说,细胞们就是一边赶路一边扫荡,自己主动分解掉周围环境里有诱惑力的化学物质,这样细胞前进路上就一直存在很大的浓度差了~

来看一下科学家们用计算机模拟的结果,颜色表示物质浓度。上图的条件是在环境中营造一个固定的浓度差,下图则是让细胞自己造浓度差。

好了,细胞程序跑起来吧!

那句话怎么说的,还是主观能动性强的细胞能更好地实现目标啊!

下图是真实的细胞赛跑↓

就一模一样有没有。

那细胞主动找路又是什么神机妙算呢?

其实还是那个道理,死路里毕竟空间有限,化学物质也有限,会更早一步被细胞消耗至低浓度乃至消耗殆尽。然后它们一看,那边浓度低~那边我们不去~

由此我们也可以猜到,岔道越长、越复杂,细胞找路的难度就越大。从下面的实验中我们也可以看出,对比较长的死路,有更多的细胞“迷路”了。

根据研究者的测量,当死路的长度超过600μm,就会有40%细胞走岔。

对了,上面这几个实验使用的细胞是一种叫做盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum)的黏菌,这种菌的一生简直活跃,是科学家拿来研究癌症的好材料。

下图是盘基网柄菌的子实体↓有点可爱

既然有癌细胞的替代品,自然还有真正的癌细胞↓

不过这些来自小鼠的胰腺癌细胞实在跑得太慢了,咱们还是看黏菌吧。

然后就是细胞跑大迷宫辣~再看一遍,真的很快~

最后我们再来看两个迷宫穿越竞速的对比↓

两个迷宫的形状差不太多,但是明显右边的难度要比左边的高很多,走错的细胞多了很多。感兴趣的读者们可以试着总结一下为什么~

方便大家,把迷宫的高清地图附上↓

下个档期再见~

编辑神叨叨


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