细胞是集体思考者

　　细胞，像人类一样，投票决定作为一个群体。但他们怎么知道要投什么票呢？弗朗西斯克里克研究所(FrancisCrick Institute)和伦敦国王学院(King‘sCollege London)的研究人员发现，细胞如何积极寻求信息，以便更快更好地做出集体决定，协调新血管的生长。这为理解细胞的智力提供了新的基础。
　　Credit: The Francis Crick Institute
　　细胞如何当它们产生新的组织时，精确和快速地协调行动是很复杂的。他们必须集体决定哪些细胞应该承担特定的工作，并确保不太多或太少的细胞履行每个角色。
　　在他们的研究中，研究人员发现新血管，细胞集体决定使用主动感知的过程。在这里，移动以更好地感知环境有助于作出决定。
　　研究人员将这与进入一间不熟悉的黑暗房间进行比较，并将你的手臂伸向墙壁，以获得电灯开关。细胞也是如此，它们伸出长长的＂手指＂，在环境中感觉自己的方式。这样，他们就可以迅速地选择能感知周围环境最大信号的细胞，成为他们的领导者。这位被称为尖端细胞的领袖推动了新的血液像船一样向前走。
　　伦敦国王学院(King‘s College London)高级讲师、Crick细胞适应行为实验室(CellularAdaptiveBehavi室)的资深作者兼组长凯蒂·本特利(KatieBentley)说：＂在大多数生物学教科书中，过程是按照一定的顺序逐步设定的。分子A与受体B结合，导致运动C。在这一重要的集体细胞决定的情况下，随着细胞同时移动，而’决定‘如何形成新的组织，这些步骤是相互发生的，而不是连续发生的。＂
　　＂这种在做出选择的同时利用来自世界各地的反馈的能力是我们通常会联想到的‘高级生物体’，因此认识到这些过程在更基本的生命系统中也扮演着一个角色，可以揭示生物功能的基本方面，促使它们按照自己的行为行事。＂
　　＂在这一过程出错的情况下，它甚至可以开启影响反馈过程的新疗法和方案。＂
　　他们的工作证明了，研究人员集中在血管的形成，这是至关重要的健康组织的发展和修复，往往是失调的疾病。
　　在这个过程的开始，一些内皮细胞沿着现有血管的外部变成尖端细胞。这些尖端细胞表面有长的手指状突起，称为丝状足，是第一个从现有血管中移出形成新的发芽血管的头部的细胞。
　　在这个过程中所涉及的时间和细胞相互作用的许多方面，包括内皮细胞如何决定哪些细胞应该成为尖端细胞，目前还不清楚。
　　使用计算机模拟在对斑马鱼胚胎的研究中，研究人员发现，在斑马鱼承诺成为尖端细胞之前，丝状足开始在细胞表面形成。丝状足向外延伸到周围的组织中，检测到信号，这些信号可以触发细胞变成尖端细胞，也可以抑制细胞。这种丝状足运动和感觉的过程构成了一个主动的知觉反馈回路。
　　重要的是，为了阻止所有的细胞变成尖端细胞，相邻的细胞互相发送信号，这样只有其他的细胞才会有特殊的特性。
　　伦敦克里克国王学院(Crick and King‘s College London)的作者和研究员巴赫蒂·扎基罗夫(Bahti Zakirov)表示：＂令人兴奋的是，丝状足的形成发生在细胞完全变成尖端细胞之前。到目前为止，这些突起被认为仅仅是细胞决策过程的最终产物。我们已经把这一观点抛在了头上，并显示出这些细胞使用圆柱体来更好地感知环境，并告知他们的决定--突显出运动和感知之间的反馈，它们是决策过程中的一个重要参与者。＂
　　当研究人员在他们的计算机模型和斑马鱼胚胎中破坏丝状足位时，选择的尖端细胞较少，这种选择发生得更慢。这一延迟的过程曾被证明会导致形成密度较低的血管网络。
　　Zakirov继续说：＂如果尖端细胞选择出错或减慢，就会导致分支不良或血管网络异常，限制血液流动。这反过来也会导致癌症、视网膜病变和遗传性出血血管扩张症等疾病。因此，对如何加快或改变分支速度的更深入的了解可能会导致新的治疗方法来调节血管密度，这也有助于人工器官或组织的产生，因为这些器官或组织也需要密集的网络。＂
　　本特利补充道：＂这项工作不仅为我们提供了一个关于尖端细胞选择过程的新视角，揭示了丝状体隐藏但至关重要的时间守时作用，而且为无数新的、令人兴奋的研究方向打开了大门。我们将在未来的工作中探索其中的一些重要问题，以期更好地解释和理解细胞行为。＂