生物有机体和组织表现出细胞物质的不断转换;例如,为了保持组织的完整性,在肿瘤生长的情况下,或为了细菌群落的生存。直观地看,在特定环境中增殖最快或死亡频率较低的细胞类型将主宰生物体或隔间内的有限空间。MpI-DS的常务董事Ramin Golestanian说:“然而,当考虑到死亡细胞留下的碎片时,这些传统因素并不仍然是决定竞争健康的唯一因素。”在他们的研究中,来自生命物质物理系的研究人员表明,死后被更快清除的细胞类型具有一种优势,使它们成为优势物种。

科学家们创建了一个模型来模拟生长的细胞填充有限的空间,直到机械压力增加,它们达到分裂和细胞死亡相互平衡的状态。“我们想找出死亡物质对生命系统的生长有什么影响。为此,我们设计了一个简单的模型,它是第一个明确考虑死细胞机械效应的模型之一,”该研究的第一作者Yoav pollack描述了该方法。“然后,我们分析了两种完全不同的死物质去除率的细胞类型,并随着时间的推移跟踪这两种群体的比例。让我们兴奋的是,我们观察到对整体健康的明显影响,导致死亡细胞被更快清除的细胞类型的优势,”他解释说。

为新细胞腾出空间

乍一看,清除死亡物质似乎与新细胞的形成无关——甚至适得其反,因为它为其他物种的入侵打开了空间。但该模型显示,通过更快地清除碎片,活细胞数量比死细胞数量增加。总的来说,当一个物种有扩张的机会时,这导致了一个更敏感的生长。虽然这在同一类型的同质细胞群体中影响不大,但在不同类型的细胞争夺空间的界面上却产生了差异。清除率高的种群更有可能在附近有一个活细胞,通过增殖来填补空出的空间。这样,活细胞的比例越高,就越有竞争优势。

小组负责人philip Bittihn评论说:“简而言之,我们可以说清理和占用新的空间比保留已经占据的空间更有优势。在某些情况下,这种对竞争的新贡献也可能解释为什么生物组织和有机体进化到使用特定的细胞去除机制;与其他替代方案相比,它们的效率更高,”他总结道。

由于这种效应现在已被首次描述,它开辟了几条新的研究路线,例如分析与其他适合度因素相比,它对整体适合度的影响程度。然而,该模型表明,在你自己之后清理确实对细胞有好处。

A competitive advantage through fast dead matter elimination in confined cellular aggregates. 10.1088/1367-2630/ac788e