死亡在細胞層面上傳播的速度有多快？
2020-11-07 意識三磅的宇宙
死亡！我們每個人都會發生...
對我們中的一些人來說，它發生了不止一次。而史丹福大學的科學家們現在已經能夠弄清楚（細胞凋亡作為觸發波在細胞質中傳播）它在細胞水平上發生的速度有多快。
為了研究這個問題，研究人員從青蛙卵中提取了細胞質，並將其放在一個管子裡。
細胞質被挑選出來，因為其充滿了蛋白質，可見其為鮮綠色的小球。然後，研究人員將最近發生程序性細胞死亡的細胞的提取物放在管子的最末端，並測量它的擴散速度。
細胞基本上是由 "觸發波 "開始自我毀滅的，然後大致以每小時2毫米或每分鐘30微釐米的速度擴散。
隨著死亡的蔓延，綠色的小球也隨之消亡。
有趣的是，根據《新科學家》的報導，自我毀滅的部分發生的速度遠遠超過了提取物本身的移動速度。
程序化細胞死亡比你想像中的 "瞬間死亡 "要複雜一些，也就是把生命當成一個光開關，它發生的頻率比你想像的要高得多。
看看你的手，你看到的其實是很久以前在子宮裡發生的細胞程序化死亡的結果。
在第一個三個月結束的時候，將手握在一起的細胞就會分離--否則，我們就會變成網狀手。它也可能發生在癌症中（程序性細胞死亡和癌症）。
我完全承認，為了簡潔起見，我對整個研究進行了大規模的解讀...
在一個細胞裡。
死亡就像倒下的多米諾骨牌
一個致死分子
激活另一個，以此類推
直到整個單元關閉
史丹福大學的一項新研究發現
在牢房裡，死亡常常像棒球比賽中的波浪一樣發生。一開始是兩隻手向天空甩去，促使另一隻手，再另一隻手，直到波浪在整個體育場上掀起很遠很遠的波浪。這種由一件或幾件事情的活動所刺激的滾滾湧動，被稱為觸發波。
史丹福大學醫學院的一項新研究（凋亡通過細胞質作為觸發波傳播）發現，這種現象引導了一種最著名、最廣泛的細胞死亡形式。
細胞凋亡。
這不是第一次在生命的微觀世界中發現觸發波。
細胞周期是細胞生物學的基石，細胞在其中分裂製造新的細胞，也是通過觸發波來調節生產的。神經元動作電位也是如此，它讓神經元通過電脈衝傳遞信號。
而且很可能並沒有結束。"這項工作是自然界如何利用這些觸發波的另一個例子--大多數生物學家從未聽說過的東西--一遍又一遍，"史丹福大學化學與系統生物學和生物化學教授詹姆斯-費雷爾博士說。
"這是細胞調控中一個反覆出現的主題。我打賭我們很快就會開始在教科書中看到它。"
作為較好理解的細胞死亡形式之一，細胞凋亡仍然設法讓科學家感到神秘。
"有時我們的細胞在我們真的不希望它們死亡的時候--比如說，在神經退行性疾病中。而有時我們的細胞在我們真的希望它們死亡時也不會死亡--比如說，在癌症中，"費雷爾說。
"而如果我們想要幹預，我們需要了解如何調節細胞凋亡。"
這項研究發表在《科學》雜誌上。
費雷爾和合著者鄭賢瑞 看載有青蛙蛋的幻燈片。
費雷爾是史丹福大學癌症研究所的教授。 這項研究是由美國國立衛生研究院資助的 （撥款R01GM110564和P50GM107615）。 史丹福大學化學與生物學系
像野火一樣蔓延
觸發波需要兩個主要元素：一個正反饋環路和一個閾值¾想想倒下的多米諾骨牌。一個骨牌倒塌在另一個骨牌上，並觸發該骨牌倒塌在下一個骨牌上。閾值是將瓷磚完全撞倒所需的力量；一個剛剛接近閾值的多米諾骨牌會搖搖晃晃地回到垂直位置，而一個已經達到閾值的骨牌則會倒下。凋亡細胞中的觸發波也受這種現象的支配。一旦細胞死亡被啟動，通過疾病或其他方式，細胞中特定的殺手蛋白，稱為酪氨酸酶（caspase），就會激活。這些蛋白就會漂浮到其他的酪氨酸酶上，並激活它們；那些酪氨酸酶也會效仿，直到整個細胞不得不收拾它。
"它以這種方式傳播，永遠不會放緩，永遠不會平息，"費雷爾說。
"它的振幅不會變低，因為每一步它都在通過將更多的非活性分子轉化為活性分子來產生自己的動力，直到細胞凋亡已經蔓延到細胞的每一個角落和縫隙。"
為了了解死亡是如何接管單個細胞的，費雷爾使用了非洲爪蟾蛙卵。
一個卵是一個單一的細胞，作為細胞，這些細胞是巨大的，使它們成為觀察死亡如何從細胞的一端蔓延到另一端的主要候選人，這可以用肉眼來完成。
首先，兩位科學家從雞蛋中抽取液體，並將其插入幾毫米長的特氟隆管中，通過分子 "死亡信號 "啟動細胞凋亡。
通過使用與激活細胞凋亡有關的螢光技術，費雷爾和程可以觀察到亮綠色的光芒以恆定的速度沿著管子向下移動，這說明細胞凋亡是通過觸發波擴散的，而不是其他一些更初級的機制，比如擴散，隨著移動速度的減慢。
問題是：
細胞凋亡也像它們自然發生的那樣在細胞中傳播嗎？
這裡求助於螢光顯微鏡被證明比較困難，因為完整的蛙卵是相當不透明的。
然而，費雷爾注意到，當蛙卵死亡時，卵的表面會出現一種色素的波紋。
科學家們看到，在死亡過程中，一種黑色的波紋像一條彎曲的線一樣，以恆定的速度從一側向另一側移動。這種表面波紋的速度是恆定的，並沒有減慢，這讓他們覺得這裡也會觸發波紋。
於是為了進一步確認，他們對各個垂死的蛋進行了分析。
每個經歷過表面波的卵子都含有活化的酪氨酸酶, 而沒有經歷過波浪的卵子則沒有¾更多的證據表明觸發波也會在完整的細胞中傳播細胞死亡.
一波波的觸發波
到目前為止，細胞凋亡是唯一一種被確定為觸發波的細胞死亡形式，但Ferrell正在研究生物學中的其他過程，看看持續的波是否可能發揮作用。
現在，他們正在研究觸發波是否可能是我們的先天免疫反應如何從細胞傳播到細胞的原因。
病毒通過觸發波從細胞傳播到細胞，所以我們最初的免疫防線可能採用同樣的策略是有道理的。
"我們擁有所有這些關於各種生物體中蛋白質和基因的信息，我們正試圖了解反覆出現的主題是什麼，"費雷爾說。
"我們表明，長距離通信可以通過觸發波來完成，而觸發波取決於正反饋迴路、閾值和空間耦合機制等因素。
這些成分在生物調控中到處都有。現在我們想知道觸發波還在哪裡被發現。"
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