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2020
01

微小的无脑单细胞生物也可以做出复杂的“决定”

根据美国生命科学网站最近的一项研究,微小的单脑细胞团可以做出决定,可以“改变主意”并避免暴露于刺激性物质。

一个多世纪以前,美国动物学家赫伯特·斯宾塞·詹宁斯(Herbert Spencer Jennings)测试了一个相对较大的喇叭形单细胞生物,名为Stentor roeselii,结果表明,当他在这些单细胞生物周围时,释放出刺激性的胭脂红粉时,单观察到细胞以可预测的模式反应。单细胞的行为特征在1906年发表的研究报告“降低生物学行为”中有所描述。

Stentor roeselii首先尝试避免身体周围有粉末。如果此措施失败,它们将逆转纤毛的运动并推开周围的颗粒。它的纤毛是可以移动和进食的头发状突起。如果上述条件均无效,则单细胞生物会迅速收缩,最终,如果所有方法均无效,它将从表面上掉下碎屑并迅速消失。

在随后的几十年中,科学家未能在多个实验中重复这些发现,因此对这些发现提出了质疑。最近,哈佛大学的研究小组决定再次进行这项古老的实验。该研究的作者和哈佛大学系统的学生杰里米·古纳瓦德纳(Jeremy Gunawardena)在一份声明中说,这是“臭鼬测试”,完全超出了教科书的范围,这不是任何人都可以日常操作的任务。

经过长时间的搜索,研究人员从一家英国供应商的一个高尔夫球场上获得了Stentor roeselii的样本,并将该船运送到Gunawardna的实验室。研究小组使用显微镜观察并记录了这些单细胞生物在刺激时如何遇到附近的行为反应。

首先,他们试图释放刺激性的胭脂红粉。 21世纪的单细胞生物不像其祖先那样受到一百多年前的干扰。研究报告表明,胭脂红粉是胭脂虫的天然产物,因此自詹宁斯时代以来,胭脂虫的成分可能已经改变,因此研究人员试图使用另一种刺激物,即微型塑料球。

目前,实验结果符合先前的预期。罗塞利(Stentor roeselii)开始尝试避免使用塑料球。采用的策略与詹宁斯研究报告中的策略一致。起初,他们的逃避行为没有显示任何特定规则,例如:细胞有机体使身体弯曲并收缩,而某些生物仅使身体收缩。科学家的统计分析表明,平均而言,单细胞生物在做出决策时通常会做出类似的决定-它们几乎总是选择在弯曲,分离或游泳之前弯曲并改变其纤毛。

更重要的是,研究人员发现,如果单细胞生物确实达到了它们需要收缩或分离的阶段,则它们具有选择其中一种行为的可能性均等。

“他们将首先采取简单的防御措施。如果遇到持续不断的外部刺激,他们将决定”尝试其他方法。Roeselii Stentor没有大脑,但似乎有某种机制。一旦感觉像刺激持续太久,它将“改变主意”。 ”

Gunawadner说,这项发现有助于科学家进行癌症研究,甚至改变我们对自己细胞的感知。 “细胞不仅仅是通过基因编程来执行任务。它们存在于一个非常复杂的生态系统中。它们在某种程度上相互交流和协调,响应信号并做出决定。单细胞生物的祖先曾经统治着古代地球,而且它们可能比人们意识到的要复杂。“目前,这份最新的研究报告发表在12月5日的《当代生物学》上。

有福

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