研究人员揭示细胞中的生死决定是机械性的并跟组织液压有关

据外媒报道，在包括人类在内的许多物种中，负责生殖的细胞即生殖细胞通常是高度相互联系的并且共享各自的细胞质。在雌雄同体线虫秀丽隐杆线虫中，多达500个生殖细胞在性腺内相互连接。据悉，性腺是产生卵子和精子的组织。

这些细胞围绕一个中心细胞质“走廊”排列、交换促进细胞生长的细胞质物质并最终产生准备受精的卵母细胞。

在过去的研究中，研究人员发现秀丽隐杆线虫的性腺产生的生殖细胞比需要的多，其中只有一半会长成卵母细胞，而其余的会萎缩并通过生理凋亡死亡。现在，科学家们发现了能回答是什么触发了在生殖系中生死之间的细胞命运决定的证据。

先前的研究揭示了导致细胞生理死亡的遗传基础和生化信号，但选择和启动单个生殖细胞凋亡的机制尚不清楚。当生殖细胞沿着线虫的性腺成熟时，它们首先会在大小和体积上一起均匀地生长。在刚刚发表在《Nature Physics》上的研究中，科学家们指出，这种均匀生长会突然转变为异质生长，即一些细胞变大、一些细胞变小。

该项研究的论文第一作者之一Nicolas Chartier指表示：“通过精确分析活蠕虫中的生殖细胞体积和细胞质材料通量，并通过发展理论模型，我们已经确定了一种水力不稳定性，它放大了微小的初始随机体积差异，这导致一些生殖细胞体积增加，而其他细胞体积减小。这种现象可以跟物理学家所熟知的双气囊不稳定性相比较。当同时向两个橡胶气球吹气，试图使它们都充气时，就会产生这种不稳定性。只有大气球才会充气，因为它的内部压力比小气球低，因此更容易充气。”

这就是在生殖细胞的选择中起作用的原因：这种压力差往往会破坏生殖细胞体积相等的对称结构，即所谓的水力不稳定性，导致较大的生殖细胞以牺牲较小的生殖细胞为代价而生长。通过热黏性泵送以人工减少生殖细胞体积，研究小组证明了是细胞体积的减少导致了细胞挤压和细胞死亡，这意味着一旦细胞低于临界大小就会诱导细胞凋亡并导致细胞死亡。

通过使用共聚焦成像，研究人员可以对活蠕虫的整个生物体进行成像从而获得所有性腺细胞体积的全局和精确图像以及细胞之间的液体交换。生命卓越物理集群(PoL)的发言人和多学科工作的主管Stephan Grill补充称：“这些发现非常令人兴奋，因为它们揭示了细胞中的生死决定是机械性的并跟组织液压有关。这有助于理解生物体是如何自动选择一个细胞成为卵子的。”

关键词： 研究人员 细胞 生死决定 组织液