它可能看起来像一颗彗星或一颗流星,但这段延时视频实际上是一个微小的植物根,比人类的头发粗多少,在显微镜下生长时被放大了数百倍。
杜克大学(Duke University)的研究人员花了10年时间,一直在
寻找干细胞如何选择一种发育途径而不是另一种发育途径的新线索。
上面的视频
使用一种称为
光片显微镜
的技术,凝视根尖附近的干细胞,并在它们随着时间的推移分裂和繁殖时拍摄快照,
旨在通过观察细胞如何响应某些化学信号而分裂。
这项研究还可能指出防止干细胞分裂出错的新方法,避免出现癌症和其他疾病。
该团队
的最新结果
发表在今年的
《自然》
杂志上。
这项工作触及了生物学中的一个基本问题,研究者卡拉·温特教授(Cara Winter)说:“
细胞如何获得它们的身份?换句话说,“你如何获得构成生物体的所有各种细胞类型?
”
正如人体由许多不同种类的细胞组成一样,在大脑、肌肉、骨骼和其他部位,植物也含有专门
用于不同任务的各种细胞类型
。
无论是在根、枝、花还是叶中,植物的几乎所有组织都来自一小群非特化的干细胞,这些干细胞通过分裂产生新细胞。
每当干细胞分裂时,它都会面临一个选择:
它可以产生两个像它自己的新干细胞,或者制造一个自己的副本和一个细胞,这些细胞将分支成为新的东西
。
后一个过程,称为不对称分裂,产生形成复杂生物体(如植物或人类)所需的无数细胞类型。
一个显而易见的问题是:
分裂干细胞如何选择一条路径而不是另一条路径
?
这是推进温特和共同第一作者
巴勃罗·塞克利(Pablo Szekely
)进行该研究的问题,他们都是杜克大学已故生物学家
菲利普·本菲(Philip Benfey
)实验室的研究人员,他们观察了拟南芥(Arabidopsis thaliana)的根系生长。
研究人员专注于拟南芥细胞分裂的两个关键调节因子 - 称为短根
short-root 和
稻草人
scarecrow
的蛋白质,它们共同促使分裂的根细胞进行转换。