Wir verdanken viel der Haarzellen in unserem Innenohr. Ohne Sie, könnten wir nicht erkennen, sounds oder fünf Schritte ohne zu stolpern. Darüber hinaus werden diese Zellen passieren, um ein sinnvolles Modell für Biologen, die verstehen wollen, wie die Gewebe Selbstorganisation in komplexen Formen, wie Sie während der embryonalen Entwicklung.
Die Zellen, “ Haare-wie-Filamenten kommen in den bündeln, dass der sport eine abgeschrägte Form unter die Lupe—jedes Bündel ragt aus einer einzigen Haarzelle, seine einzelnen Haare, die Erhöhung in der Länge von einer Seite der Zelle zur anderen. Für Jahre haben Wissenschaftler verwundert über die Tatsache, dass benachbarte Haarzellen oft-pair-Mädchen in einem Spiegel-symmetrischen Muster, so dass die Seiten mit der längsten Haare, die immer das Gesicht eines anderen. Was die Frage aufwirft: Wie gehen die Zellen zuverlässig zusammen kommen Spiegel-Weise, wenn theoretisch könnten Sie am Ende in beiden möglichen Ausrichtungen?
Durch die Beobachtung der Prozess spielt sich innerhalb von Zebrafisch-Larven, Wissenschaftler in Howard-Hughes-Medical-Institute-Professor A. James Hudspeth Gruppe haben entdeckt, wie der Zebrafisch zu den Haarzellen gelangen an Ihre genauen Standorte. Ihre Ergebnisse zeigen, dass zwei Kräfte—eine biochemische, die andere mechanische—Antrieb der sorgfältige Choreographie.
„Die Zellen haben keine Blaupause für wohin Sie gehen, Sie nur herausfinden, sich durch sprechen miteinander“, sagt Anna Erzberger, ein Postdoc in der Gruppe und co-Autor von einem kürzlich erschienenen Bericht in der Zeitschrift Nature Physics. „Und es ist die Kombination von biochemischen und mechanischen Signaltransduktion, die letztlich zur Spiegel-Symmetrie.“
Erstens, einen Krieg…
Adrian Jacobo, ein fellow postdoc in der Gruppe gefilmt, die Bewegungen der Haare-Zellen in Zebrafisch-Larven, die sind semi-transparent und deren Gene können leicht manipuliert werden. Erzberger und Jacobo konzentriert sich auf die Seitenlinie, ein Ohr-wie Orgel, mit denen der Fisch erkennt Bewegungen im Wasser—eine wichtige Fähigkeit zu besitzen, wenn die Feinde Vorgehen.
Innerhalb der Seitenlinie, neue Haarzellen entstehen, wenn ein einzelner Vorläufer-Zelle teilt sich in zwei. Seine scheinbar identische Töchter dann schnell in die verschiedenen Rollen schlüpfen: Man wird verantwortlich für die Erkennung von Kopf-zu-Schwanz-Wasser-Bewegungen, die andere zur Erfassung von strömen in die entgegengesetzte Richtung.
Die Wissenschaftler wollten verstehen, wie die Töchter „entscheiden“, die Rolle zu übernehmen—wer wer ist, so zu sprechen. Sie fanden heraus, dass der erste Schritt, die Entscheidung betrifft einen Wettbewerb, in dem jede Zelle versucht, ramp-up der Produktion von einem protein namens Notch1 während der Unterdrückung der Gegner ist Notch1-Produktion. Das zufällige Ergebnis dieser biochemischen tug-of-Krieg stellt den Zellen den jeweiligen Identitäten.
Dann, ein Tanz
Was passiert im nächsten Schritt wurde mehr rätselhaft für die Wissenschaftler. Was auch immer seine ursprüngliche position entlang der seitlichen Linie, die Zelle, gewann den Notch1-Spiel, schließlich hinter der Verlierer. In der Hälfte der Fälle die Zellen beginnen in der entgegengesetzten Orientierung, dann fleißig tanzen Vergangenheit der anderen, und anordnen.
Dieser Tanz, Erzberger und Jacobo gefunden, ist mechanischer Natur: Eine Zelle, die die Oberflächenspannung verringert sich in die entgegengesetzte Richtung relativ zu der anderen Zelle. Als Ergebnis, beginnen die Zellen bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen—entweder in Richtung oder Weg von einander—je nach Ausgang des Notch1-Spiel. Letztlich ist dieser Prozess sorgt dafür, dass die Paare am Ende immer mit den gleichen Seiten einander zugewandt sind.