چگونه سلول های منفرد در امواج شیمیایی موج می زنند تا یک مجموعه تشکیل دهند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

محققان یک تکنیک تصویربرداری ابتکاری را برای تجسم انتقال تک سلولی به موجودات چند سلولی با جزئیات جدید توسعه داده اند.

برخی از مهمترین فرآیندهای بدن توسط حرکت سلولی جمعی هدایت می شوند: سلول های ایمنی برای مبارزه با عفونت ازدحام می کنند، سلول های پوست برای بستن زخم به رقابت می پردازند و سلول های تومور با گسترش سرطان با هم پیش می روند. اما تا به حال، چگونگی قرار گرفتن سلول های فردی به عنوان یک گروه نامشخص بوده است.

در مطالعه‌ای که در Scientific Reports منتشر شد، محققان ژاپنی، آلمانی و بنگلادش یک تکنیک تصویربرداری را توسعه دادند که نشان می‌دهد سلول‌های منفرد، لحظه به لحظه چگونه رفتار می‌کنند، زیرا آنها از عمل به تنهایی به حرکت گروهی تغییر می‌کنند.

این تیم از آمیب تک سلولی و ساکن در خاک Dictyostelium discoideum به عنوان مدلی از حرکت جمعی استفاده کردند. هنگامی که هیچ باکتری برای خوردن وجود ندارد، آمیب های گرسنه یک سیگنال شیمیایی به نام AMP حلقوی (cAMP) منتشر می کنند که سلول ها را وادار می کند با هم حرکت کنند و یک ارگانیسم چند سلولی را تشکیل دهند. این به آنها کمک می کند تا در شرایط سخت زنده بمانند.

پیش از این، مطالعه این تجمع به معنای ردیابی سلول‌های منفرد - زمانی که شروع به ازدحام کردن آنها می‌شود - دشوار بود - و اندازه‌گیری جداگانه جهت موج cAMP بود.

پروفسور تامیکی کوماتسوزاکی از دانشگاه هوکایدو که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، می‌گوید: «نحوه خواندن امواج عبوری سیگنال‌های شیمیایی و تبدیل آنها به مهاجرت گروهی هماهنگ توسط سلول‌ها، دشوار است.

این تیم از تصویربرداری فلورسنت برای ردیابی حرکت سلولی و سطوح cAMP به طور همزمان، فریم به فریم استفاده کردند. آنها این تصاویر را با مقادیر مختلف تار کردند و سپس سرعت سنجی تصویر ذرات - تکنیکی برای ردیابی جریان سیالات - را برای هر نسخه تار اعمال کردند.

تصاویر شارپ مسیرهای تک تک سلول‌ها را نشان می‌دهند، در حالی که تار کردن میانگین حرکات کوچک و لرزان هر سلول را نشان می‌دهد و الگوی بزرگ‌تر و هموارتر خود موج cAMP را نشان می‌دهد. این به محققان اجازه می دهد که دینامیک موج و حرکت تک سلولی را در طول آزمایش به طور مستقیم مقایسه کنند.

این تیم به طور مداوم سلول ها را از دو تا 17 ساعت پس از شروع گرسنگی ردیابی کردند و مشاهده کردند که با نزدیک شدن یک موج، سلول ها تقریبا رو به رو با آن برخورد می کنند. اما هنگامی که موج اوج می گیرد و شروع به عقب نشینی می کند، سلول ها برای تعقیب آن برعکس نمی شوند. در عوض، حرکت آنها در همان جهت قفل می شود. سپس بدون جهت در فرورفتگی ها استراحت می کنند تا موج بعدی برسد و چرخه تکرار می شود.

کوماتسوزاکی می گوید: «مثل تماشای انبوه موج سواران است که به سختی دست و پا می زنند تا موجی را بگیرند، با هم سوار آن شوند و سپس منتظر موج بعدی باشند.

یافته‌ها آنچه را که نویسندگان می‌گویند اولین نقشه نظام‌مندی است از چگونگی ظهور رفتار جمعی آمیب‌ها از کنش فردی ارائه می‌کند.

این تیم بر این باور است که تکنیک تصویربرداری آنها می تواند به رمزگشایی حرکت سلولی بسیار فراتر از آمیب کمک کند - از جمله شناسایی سلول هایی که "رهبران" و "پیروان" در یک موج در حال توسعه هستند - و به تحقیقات آینده در مورد پاسخ های ایمنی و بیولوژی سرطان کمک کند.

سلیمون ستاری و همکاران، گشت و گذار جمعی سلول های منفرد بر روی یک موج شیمی-جذب با استفاده از میدان بردار سرعت اویلری چند مقیاسی، گزارش های علمی (2026). DOI: 10.1038/s41598-026-61774-2

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →