細(xì)胞構(gòu)成我們身體的組織和器官得基本單位，生命世界的基礎(chǔ)。同時(shí)細(xì)菌也是細(xì)胞，有單個(gè)或者群體形式生活在生物膜中。細(xì)胞不是停留在一個(gè)地點(diǎn)，運(yùn)行工作，大部分情況下，細(xì)胞會(huì)快速地移動(dòng)。比如當(dāng)你被割傷，抗感染細(xì)胞會(huì)聚集到傷口處，準(zhǔn)備吞噬細(xì)菌入侵者。然后，血小板細(xì)胞和血液中的蛋白質(zhì)聚集并形成凝塊來止血。最后，皮膚細(xì)胞開始進(jìn)入傷口以縫合傷口。有害細(xì)胞也會(huì)運(yùn)動(dòng)，就像細(xì)胞從原發(fā)腫瘤轉(zhuǎn)移到身體其他部位一樣。了解細(xì)胞遷移的方式和原因，可以為科學(xué)家提供新的方法來指導(dǎo)這些細(xì)胞，或者在需要的時(shí)候關(guān)閉或減緩運(yùn)動(dòng)。

一，一種新穎的細(xì)胞追蹤技術(shù)--M-TRAIL

一直以來，科學(xué)家們研究人類和動(dòng)物是如何形成的，從受孕時(shí)的單個(gè)細(xì)胞到出生時(shí)的復(fù)雜個(gè)體，尤其對(duì)細(xì)胞如何移動(dòng)和何時(shí)移動(dòng)感興趣。他們用果蠅這樣的研究生物來觀察小群體細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，但觀察細(xì)胞在活體中遷移是有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)榻M織太致密，不能看到單個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)皿中，可能會(huì)導(dǎo)致它們的行為有所不同。為了解決這個(gè)問題，加州大學(xué)的David Bilder和同事改造了這些細(xì)胞，當(dāng)它們移動(dòng)的時(shí)候，身后放置一個(gè)發(fā)光的蛋白質(zhì)軌跡，即可在組織中留下一條可追蹤的路徑。這項(xiàng)技術(shù)被稱為M-TRAIL，一種追蹤體內(nèi)細(xì)胞遷移的新工具，研究人員可以看到細(xì)胞在哪里旅行，以及到達(dá)那里需要多長(zhǎng)時(shí)間。

Bilder和他的團(tuán)隊(duì)第一次使用M-TRAIL技術(shù)在果蠅中，證實(shí)了過去用其他成像技術(shù)對(duì)果蠅的研究結(jié)果。此外，他們發(fā)現(xiàn)M-TRAIL可以用于研究多種細(xì)胞類型。這項(xiàng)新技術(shù)可以更長(zhǎng)時(shí)間地追蹤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，其他成像技術(shù)在幾小時(shí)內(nèi)就會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性。這是很重要的，因?yàn)榧?xì)胞經(jīng)常要遷移幾天才能到達(dá)最終目的地。

二，改變細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)模式

除了追蹤細(xì)胞遷移時(shí)的位置，科學(xué)家還需要知道是什么促使它們運(yùn)動(dòng)，什么控制了它們的運(yùn)動(dòng)。來自約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Peter Devreotes和他的同事正在研究細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白網(wǎng)絡(luò)，他們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是控制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。一旦它被打開，這個(gè)蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，包括它的細(xì)胞骨架。響應(yīng)來自網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)，細(xì)胞開始改變形狀，這是細(xì)胞遷移的早期步驟。

這個(gè)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以隨機(jī)啟動(dòng)，也能對(duì)細(xì)胞外的信號(hào)做出反應(yīng)。Devreotes團(tuán)隊(duì)將變形蟲細(xì)胞放入一盤旋轉(zhuǎn)的水中，變形蟲細(xì)胞需要能夠?qū)χ車鲃?dòng)的液體以及周圍環(huán)境發(fā)出的其他信號(hào)做出反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)蛋白對(duì)漩渦水的反應(yīng)與對(duì)其他環(huán)境信號(hào)的反應(yīng)相同。

不同的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)方式不同，有偽足、扇形或從中心波浪狀前進(jìn)?？茖W(xué)家們?cè)J(rèn)為，每一種細(xì)胞都只使用其中一種模式來移動(dòng)。相反，當(dāng)Devreotes和他的團(tuán)隊(duì)改變細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的蛋白質(zhì)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)變形蟲改變了它們的運(yùn)動(dòng)行為，從偽足轉(zhuǎn)變?yōu)樯刃?，波浪起伏狀。所以，這種網(wǎng)絡(luò)可能與來自不同物種的多種細(xì)胞相似，協(xié)調(diào)來自外部的信號(hào)，并確定細(xì)胞用來移動(dòng)的機(jī)制。

三，改變細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)模式

理解單個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)方式只能說明部分情況，細(xì)胞通常作為一個(gè)群體移動(dòng)，可能會(huì)有一些你意想不到的復(fù)雜工作。例如，細(xì)菌可以協(xié)調(diào)它們的行為，以有序的方式移動(dòng)整個(gè)群體。Scott ChimileskiLink，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Roberto Kolter實(shí)驗(yàn)室的影像專家，使用延時(shí)攝影技術(shù)來觀察細(xì)菌是如何做到這一點(diǎn)的。

作為一個(gè)團(tuán)體運(yùn)動(dòng)對(duì)細(xì)菌有好處，但也很昂貴。例如，制造和分泌表面活性劑，一種能減少表面張力，使其更容易滑過的物質(zhì)，對(duì)每個(gè)細(xì)胞都需要大量的能量。所以，細(xì)菌要確保他們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不能使用他們制造的表面活性劑。細(xì)菌已經(jīng)進(jìn)化出了許多方法來告訴他們的近親遠(yuǎn)離他們的敵人。它們甚至?xí)尫懦隹股?，殺死與它們無關(guān)的細(xì)菌細(xì)胞。Kolter和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，武器細(xì)菌用于競(jìng)爭(zhēng)的成功也使它們成為緊密的殖民地并促進(jìn)合作。Chimileski說，了解細(xì)菌菌落的合作與競(jìng)爭(zhēng)之間的平衡，將有助于弄清像我們自己腸道微生物群落中發(fā)生的事情，高度復(fù)雜的微生物環(huán)境對(duì)我們的健康非常重要。