科技日報柏林5月31日電(記者 李山)近日,一個德國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際團隊發(fā)現(xiàn),在線蟲生殖細胞發(fā)育過程中,約一半的生殖細胞會逐漸凋亡,而決定這些生殖細胞死亡的機制卻是機械性的,與組織的液壓有關(guān)。
此前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn),線蟲性腺產(chǎn)生的生殖細胞比需要的多,最后只有一半長成卵母細胞,而其余的則變小生理性凋亡。迄今為止,人們尚不清楚究竟是什么決定了單個生殖細胞的死亡機制。
最近,來自德累斯頓工業(yè)大學(xué)等多個研究機構(gòu)的科研團隊發(fā)現(xiàn)了觸發(fā)線蟲生殖細胞優(yōu)勝劣汰決定的證據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表在近日的《自然·物理學(xué)》雜志上。
論文第一作者、德累斯頓工業(yè)大學(xué)的尼古拉斯·夏提耶解釋說:“通過對活線蟲生殖細胞的體積和細胞質(zhì)流動的準(zhǔn)確分析,并建立相應(yīng)的理論模型,我們發(fā)現(xiàn),組織液壓不穩(wěn)定性會放大最初隨機的很小的體積差異,并最終導(dǎo)致一些生殖細胞以犧牲其他細胞為代價的成長!
這是生殖細胞選擇中的關(guān)鍵:這種壓力差異會破壞相同體積生殖細胞的平衡配置。液壓的不穩(wěn)定性導(dǎo)致較大的生殖細胞以較小的生殖細胞(凋亡)為代價的生長。這種不穩(wěn)定現(xiàn)象可以用物理學(xué)中雙氣球不穩(wěn)定性來描述。通過一個三通管同時給兩個氣球充氣時,較大的氣球更容易膨脹,因為它比較小的氣球具有更低的內(nèi)部壓力。
研究人員通過受控流動激光技術(shù)人為地縮減生殖細胞的體積,結(jié)果證明一旦細胞體積低于臨界尺寸,細胞凋亡就會開始,并且最終導(dǎo)致細胞死亡。
通過共聚焦顯微鏡成像,研究人員對活線蟲的內(nèi)部進行成像,獲得了性腺內(nèi)細胞體積和細胞間液體交換的精確圖像。論文通訊作者、德累斯頓工業(yè)大學(xué)生命物理卓越集群發(fā)言人和多學(xué)科研究負責(zé)人斯蒂芬·格里爾教授補充說:“這些發(fā)現(xiàn)非常令人興奮,因為它們表明,關(guān)于細胞生與死的決定本質(zhì)上是機械的,并且與組織的液壓有關(guān)。這有助于我們了解生物體如何自動選擇將成為卵細胞的細胞!