Biologie

Zellen können komplexe Labyrinthe lösen, indem sie an den Ecken herumschnüffeln

Zellen können komplexe Labyrinthe lösen, indem sie an den Ecken herumschnüffeln



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Aus der Sicht einer einzelnen Zelle ist der menschliche Körper ein riesiger Ozean. Es gibt unzählige Möglichkeiten, wie Sie durch Kapillaren und eine Vielzahl von Geweben gehen können, die chemische Verbindungen enthalten und absondern, die herumschwimmen.

In all dieser sich ständig verändernden biologischen Suppe bewegt sich das Zeug mit jeder Herzpumpe mit Kugelgeschwindigkeit. Im Allgemeinen können Zellen jedoch genau dorthin gehen, wo sie gebraucht werden oder wo sie gebraucht werden. Dies wirft die Frage auf: Wie?

Alles läuft auf ein Phänomen hinaus, das als Chemotaxis bekannt ist. Einfach ausgedrückt ist es die Fähigkeit, durch ein Medium zu navigieren, indem das Vorhandensein oder Fehlen einer chemischen Verbindung verfolgt wird. Weiße Blutkörperchen schnüffeln die Infektionen aus, Spermien die Eier und so weiter.

Einige Forscher stellten die Frage: "Können wir Amöben dazu bringen, ein komplexes Labyrinth zu lösen?" und beschlossen, ihr Glück zu testen. Ihre Ergebnisse wurden am 27. August veröffentlicht Wissenschaft Tagebuch.

Die Forscher wollten die Kraft der Chemotaxis testen, die von der am weitesten entfernten Zelle eingesetzt wird. Sie erstellten eine Miniaturversion des Heckenlabyrinths des Hampton Court Palace. Die Ergebnisse waren erstaunlich, die Amöben rasten mit erstaunlicher Genauigkeit zu den Ausgängen, "sahen um die Ecke" und vermieden Sackgassen, bevor sie überhaupt getroffen wurden, so der Autor Robert Insall.

Insall, Professor für mathematische und rechnergestützte Zellbiologie an der Universität von Glasgow in Schottland, sagte: "Die Zellen warten nicht darauf, dass ihnen jemand sagt, was sie tun sollen." Live Science.

"Indem sie die Chemikalien vor ihnen abbauen, wissen sie, welcher Zweig des Labyrinths zu einer Sackgasse führt und welcher [zum Ausgang]. Es ist absolut unglaublich."

In dieser Studie konzentrierte sich das Team auf eine bestimmte Form der Chemotaxis, die als "selbst erzeugte Chemotaxis" bekannt ist. Die Logik ist einfach: Zellen möchten in Gegenwart eines Lockstoffs sein, sie verwendeten dafür eine saure Lösung namens Adenosinmonophosphat.

Insall vergleicht die Zellen mit einer Herde Kühe. Es ist, als würden Kühe herumweiden. Er sagt: "Die Kühe haben das gesamte Gras dort gefressen, wo sie sind, und sie wollen in das umliegende Feld gelangen, auf dem das Gras noch wächst."

Die Zellen zersetzen also die anziehende Lösung um sie herum, durch Diffusion bewegt sich mehr von der Lösung auf sie zu. Wenn sie einer schnellen Erschöpfung gegenüberstehen, gehen sie einfach nicht diesen Weg und suchen nach einem saftigeren Weg.

Sie verwendeten zunächst Computermodelle, um das Phänomen zu modellieren, und wollten zum eigentlichen Geschäft übergehen. Also haben sie über hundert Silizium-Labyrinthe geätzt. Sie deckten viele verschiedene Schwierigkeiten ab, aber Insall bemerkte, dass eine exakte Nachbildung des Labyrinths von Scotland Traquair House nicht gut standhielt, da alle Zellen umkamen, bevor das Rätsel gelöst wurde.

Es dauerte zwischen 30 Minuten und 2 Stunden, bis Amöben die Labyrinthe gelöst hatten.

Obwohl sich die Studie auf Amöben konzentrierte, schlagen die Forscher vor, dass das gleiche Phänomen bei den menschlichen Zellen auftritt, unabhängig davon, ob es sich um ein krebsartiges Glioblastom handelt, das versucht, die weiße Substanz im Gehirn zu erreichen, oder um weiße Blutkörperchen, die versuchen, eine Infektion zu lokalisieren.


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