生物科学门户网站
BIO1000.COM

UNIGE科学家已经证明细胞组织会因屈曲而变形

动物的胚胎首先看起来像空心球。然后入侵会出现在发育的不同阶段,这将引起人体的结构(大脑,消化道等)。根据一个可以追溯到一个多世纪以前的假设,屈曲可能是引发内陷的主要机制-屈曲是一个描述受压材料横向变形的术语。尽管这种解释长期以来一直得到生物学家的支持,但是它从未得到过正式的证明,主要是因为测量所涉及的微小力的难度(如果不是不可能的话)。日内瓦大学(UNIGE)的多学科科学家团队进行的一项研究终于填补了这一空白。这次巡回发表在杂志上Developmental Cell的成功归功于生物学实验,分析理论物理学和计算机仿真领域的专家之间的长期合作。

UNIGE理学院生物化学系教授AurélienRoux开始说:“支撑我们工作的基本问题是找出如何塑造细胞组织。”观察胚胎发育使得描述几种起作用的机制成为可能。其中之一是根尖收缩:在细胞自身协同变形的作用下(表面的“顶点”变紧而它们的“基部”松弛),胚胎表面的局部曲率。但是,正如Roux教授继续说的那样:“这种机制绝对不足以解释在胚泡发育(胚胎的早期阶段之一)的过程中发生的重大内侵。”

一个世纪前,生物学家认为屈曲是产生这些深折的物理机制。压平纸张并将两个相对的边缘放在一起时,会观察到相同的现象:纸张的中间抬起。对于胚胎来说,横向力来自细胞,当细胞增殖时,它们会在表面施加越来越大的压力。而且,该表面被限制在卵黄质的包膜中,尽管它是弹性的,但可以防止任何空间膨胀。

由于对该现象的描述非常有说服力,并且自然界中的类推比较多,因此该解释很容易在生物学家中赢得共识。长期以来,人们一直无法测量出胚胎表面的作用力,以证实其确实是屈曲问题(服从材料物理学的著名定律),而不是另一种机制。

分析,IT和生物方法

尽管如此,热衷于提供定量现象证据的日内瓦科学家进行了一项长期研究。生物化学系研究员Anastasiya Trushko和Roux教授设法制造出了具有天然卵黄素所有物理特性的小信封。他们还成功地在内表面上生长了由一百个细胞组成的单分子层。这些直径小于半毫米的小型模型在实验室条件下得到了完美控制,并用于在体外再现内陷现象并在显微镜下进行研究。特别地,由于人工胚胎的包膜厚度的微小变化而确定了所涉及的力。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。