像人類一樣，細胞也可以通過投票進行決策。但是他們怎么知道該投票呢?弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)和倫敦國王學(xué)院(King's College London)的研究人員發(fā)現(xiàn)了細胞如何主動尋找信息，以便做出更快更好的集體決策來協(xié)調(diào)新血管的生長。這為理解細胞中的智力提供了新的基礎(chǔ)。

細胞在創(chuàng)建新組織時如何準確，快速地協(xié)調(diào)動作的過程非常復(fù)雜。他們必須共同決定哪個單元應(yīng)該承擔(dān)特定的工作，并確保沒有太多或太少的單元來履行每個角色。

在發(fā)表于英國《哲學(xué)交易》上的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生長新血管時，細胞通過主動感知的過程做出集體決策。在這里四處走動以更好地感知環(huán)境有助于做出決定。

研究人員將其與進入一個黑暗，陌生的房間并將手臂伸到墻壁周圍以進行電燈開關(guān)進行比較。就牢房而言，它們會伸出長長的“手指”，并在環(huán)境中感覺到自己的方式。這樣一來，他們可以快速選擇能夠感應(yīng)到周圍環(huán)境中大信號的單元。

克里克細胞適應(yīng)行為實驗室的資深作者兼小組負責(zé)人，倫敦國王學(xué)院的高級講師凱蒂·本特利(Katie Bentley)說：“在大多數(shù)生物學(xué)教科書中，過程是按一定順序逐步進行的。分子A與受體B結(jié)合。并導(dǎo)致運動C。在這種重要的集體細胞決定的情況下，步驟彼此并列而不是連續(xù)進行，因為細胞在“決定”如何形成新組織的同時移動。

“在做出選擇的同時利用來自世界各地的反饋的能力通常是我們與'高等生物'相關(guān)聯(lián)的，因此，認識到這些過程如何在更基本的生活系統(tǒng)中也起著作用，可以揭示出生物功能驅(qū)使它們走向的基本方面。表現(xiàn)得像他們一樣。

“如果這個過程出錯了，它甚至可能會解鎖影響這些反饋過程的新療法和療法。”

在概念驗證工作中，研究人員集中于血管的形成，這對健康的組織發(fā)育和修復(fù)至關(guān)重要，并且在疾病中常常失調(diào)。

在此過程開始時，沿現(xiàn)有血管外部的一些內(nèi)皮細胞會變成jian端細胞。這些jian端細胞在其表面上長有手指狀的突起，稱為絲狀偽足，是頭個從現(xiàn)有血管中移出以形成新的發(fā)芽容器的頭部的細胞。

目前尚不了解該過程涉及的時間安排和細胞相互作用的許多方面，包括內(nèi)皮細胞如何決定它們中的哪些應(yīng)成為jian端細胞。

通過計算機模擬和斑馬魚胚胎研究，研究人員發(fā)現(xiàn)絲狀偽足在致力于成為jian端細胞之前就開始在細胞表面形成。然后，絲狀偽足延伸到周圍的組織中，并檢測可能觸發(fā)細胞成為jian端細胞或抑制其的信號。絲足運動和感測的過程構(gòu)成了主動的知覺反饋回路。

重要的是，為了阻止所有的單元格成為jian端單元格，相鄰的單元格互相發(fā)送信號，這樣只有其他每個單元格都可以專門化。

倫敦克里克和國王學(xué)院的作者兼研究員巴赫蒂·扎基洛夫(Bahti Zakirov)表示：“令人振奮的是，發(fā)現(xiàn)絲狀偽足是在細胞*變成jian端細胞之前發(fā)生的。直到現(xiàn)在，這些突起還被認為只是終產(chǎn)物我們已經(jīng)將其翻轉(zhuǎn)了一下，表明細胞利用絲狀偽足更好地感知其環(huán)境并告知其決策-突出了運動和感知之間的反饋，這是決策過程中的重要角色。 ”

當(dāng)研究人員在他們的計算機模型和斑馬魚胚胎中破壞了絲狀偽足時，選擇的針尖細胞更少了，這種選擇發(fā)生得更慢。先前已證明這種延遲的過程導(dǎo)致形成密度較小的血管網(wǎng)絡(luò)。

Zakirov繼續(xù)說：“如果jian端細胞選擇出現(xiàn)錯誤或減慢，可能會導(dǎo)致分支不良或血管網(wǎng)絡(luò)異常，從而限制血流。反過來又會導(dǎo)致癌癥，視網(wǎng)膜病變和HHT-遺傳性出血性毛細血管擴張等疾病。更好地理解如何加快或改變分支節(jié)奏因此可能會導(dǎo)致新的治療方法，可以調(diào)節(jié)血管密度，這在創(chuàng)造人造器官或組織，因為這些也需要密集的可能也有助于血液血管網(wǎng)絡(luò)“。

Bentley補充說：“這項工作不僅為我們提供了有關(guān)jian端細胞選擇過程的嶄新視角，揭示了絲蟲病的隱性但至關(guān)重要的計時功能，還為眾多新的令人振奮的研究方向打開了大門。我們將在未來的工作中探索其中的一些重要問題，以期更好地解釋和理解細胞行為。”

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來源：生物幫

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