受精后卵細胞內臟的令人眼花繚亂的重排,但直到現在我們還不知道怎么做。新的研究表明,摩擦有助于塑造細胞以創建一個集中的組織點,至少在ascidians中是這樣。動物更廣為人知的是海鞘。
就像陶工手工塑造旋轉的粘土一樣,細胞成分之間的輕柔摩擦足以引導和塑造其重要解剖結構的形成。
這個組織點被稱為收縮極,對于告訴海鞘卵細胞(卵母細胞)將其細胞核、細胞分裂所需的機制和其他細胞器放在哪里至關重要。
因此,奧地利科學技術研究所(ISTA)的生物物理學家西爾維婭·卡瓦列羅-曼斯博(Silvia Caballero-Mancebo)及其同事仔細研究了這一過程。他們突出顯示并成像了子囊卵母細胞的不同成分,以揭示它們的作用。
“雖然無脊椎動物表現出脊椎動物的基本發育和形態特征,但它們也具有無脊椎動物典型的細胞和基因組簡單性,”ISTA生物物理學家Carl-Philipp Heisenberg解釋說。“特別是ascidian幼蟲是了解早期脊椎動物發育的理想模型。
研究人員發現,在受精時,細胞上會形成一個梯度,導致外層(或皮層)中的肌動蛋白(在下面的視頻中染成綠色)流動并摩擦到更靜止的層或肌質(染成藍色)內部。由此產生的摩擦將細胞擠壓成橢圓形,并導致皮層形成腫塊。
此時,肌動蛋白停止流動,釋放摩擦力。
在擠壓過程中,肌質的點也會彎曲。一旦張力被釋放,卵母細胞就會反彈回一個更圓的斑點,弱點滑入皮層的隆起,形成一個更大的腫塊。
這個新形成的土丘在其他原本圓形的卵母細胞中是所有重要的收縮極。正是在這個空間內,細胞儲存了來自母親的mRNA等資源,這些資源將很快用于胚胎圖案化。
“綜上所述,我們的數據表明,子囊卵母細胞中的卵質重組和收縮極的形成取決于肌動球蛋白皮層和富含線粒體的肌質通過其界面產生的摩擦力的綜合活動,”該團隊在他們的論文中總結道。
整個過程只需 14 分鐘。
雖然我們的理解還處于早期階段,但Caballero-Mancebo及其同事已經證明了摩擦在幫助形成發育中的生命方面可以發揮的重要作用。