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  • MIT的研究人员观察到整个新受精卵类似于其他系统,从海洋和大气环流量子流体涟漪。

    MIT的研究人员观察到整个新受精卵类似于其他系统,从海洋和大气环流量子流体涟漪。

    研究人员礼貌

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生物体的游乐设施的上波的图案生长

MIT的研究人员观察到整个新受精卵类似于其他系统,从海洋和大气环流量子流体涟漪。

跨越新受精卵的研究表明涟漪类似于其他系统,从海洋和大气环流量子流体。


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当几乎所有的有性繁殖的物种的卵子受精,它衬托了一系列波横跨鸡蛋表面的波纹。这些波通过数十亿激活蛋白的产生,通过卵的膜像微小挖洞哨兵的流,信令卵子开始分裂,折​​叠,并再次分割,以形成一个生物体的第一蜂窝种子浪涌。

现在澳门银河网游app的科学家已经采取在这些波的图案的详细研究,海星蛋的表面上产生。这些鸡蛋大,因此容易观察和科学家认为海星卵是代表许多在其它动物的蛋。

在每个鸡蛋,球队引进了蛋白质模拟受精的发生,并记录波响应在其表面的波纹的图案。他们观察到,每个波以螺旋图案出现,并且多个螺旋在时间跨越蛋的表面旋转着。一些螺旋自发出现,并在相反的方向盘旋而去,而另一些迎头相撞,并立即消失。

这些回旋波的行为时,研究人员意识到,类似于其它,看似无关的系统中,例如在量子流体中的旋涡,在大气和海洋的环流,而电信号通过的心脏传播并且所生成的波脑。

“没有多少人知道这些面波的鸡蛋中的动态,并经过我们开始分析和建模这些波中,我们发现这些同样的模式在所有这些其他系统中显示出来,说:”物理学家nikta fakhri,托马斯d。和弗吉尼亚W上。卡博特助理教授在澳门银河网游app。 “这是这个非常普遍的波浪图案的一种表现。”

它打开了一个全新的视角,补充说:”乔恩邓克尔,在澳门银河网游app数学副教授。 “你可以借很多技巧的人已经开发研究类似的模式在其他系统中,学习一些有关生物学”。

fakhri和邓克尔今天发表他们的研究结果在该杂志 自然物理学。 他们的共同作者是tzer寒潭,刘镜辉,皮尔森米勒和梅利斯澳门银河网游app的tekant。

找到一个中心

以前的研究表明,鸡蛋的受精立即激活RHO-GTP,通常漂浮在周围细胞的细胞质中处于非活动状态的鸡蛋内的蛋白质。一旦被激活,数十亿的蛋白质起来了细胞质的泥沼附加到蛋的膜,沿浪墙蜿蜒。

“想象一下,如果你有一个非常肮脏的水族馆,一旦鱼游靠近玻璃,你可以看到它,”邓克尔说。 “以类似的方式,蛋白质是介于细胞内,当它们被激活,它们附着在膜上,你开始看到它们移动。”

fakhri说蛋白质整个鸡蛋的膜移动的波发球,部分组织周围的小区的核心细胞分裂。

“鸡蛋是一个巨大的细胞,而这些蛋白质必须共同努力找到它的中心,使小区知道在哪里了划分和折叠,多次,形成一个有机体,” fakhri说。 “如果没有这些蛋白质兴风作浪,就没有细胞分裂。”

MIT的研究人员观察到整个新受精卵类似于其他系统,从海洋和大气环流量子流体涟漪。研究人员礼貌。

在他们的研究中,团队集中RHO-GTP和鸡蛋的表面产生波浪图案的活性形式时,他们改变了蛋白质的浓度。

为他们的实验中,他们通过微创外科手术获得从海星的卵巢约10个鸡蛋。他们推出了激素刺激成熟,同时也注入荧光标记附着于响应起来RHO-GTP的任何活动形式。然后他们通过共焦显微镜观察每个蛋,看着十亿激活,并响应于不同浓度的人工激素蛋白的整个蛋的表面波纹的蛋白质。

“这样,我们创建了不同模式的万花筒,看着他们产生动力,” fakhri说。

飓风追踪

研究人员首先组装每个蛋的黑与白的视频,显示明亮的波行进在其表面上。在一个波亮的区域,在该特定区域RHO-GTP的浓度越高。对于每个视频,他们比较亮度,或蛋白质从像素到像素的浓度,以及用于这些比较,以产生相同的波形图案的动画。

从他们的影片,团队观察到海浪似乎向外摆动作为微小,飓风般的螺旋。研究人员跟踪每个波到每个螺旋,它们是指作为核心的原点“拓扑缺陷”。出于好奇,他们追踪这些缺陷本身的运动。他们做了一些统计分析,以确定一定的缺陷跨越一个鸡蛋的表面如何快速移动,以及多久,以及以何种配置螺旋弹出,碰撞,消失。

在出人意料的是,他们发现,他们的统计结果,并在鸡蛋的表面波的行为,是同其他大,看似无关的系统波的行为。

“当你看到这些缺陷的统计,它本质上是一样的较大规模的流体漩涡,或波在大脑中,或系统,”邓克尔说。 “这是相同的普遍现象,只是缩小到一个细胞的水平。”

研究人员特别感兴趣浪相似性量子计算的想法。正如波在一个鸡蛋的图案传送特定信号,在这种情况下细胞分裂的,量子计算是一个字段,旨在操纵原子流体,精确的图案,为了翻译的信息和执行计算。

“也许现在我们可以从量子流体从生物细胞借钱的想法,打造小型机,” fakhri说。 “我们预计一些分歧,但我们会尽力去探索[生物信号波]进一步作为计算的工具。”

这项研究得到了支持,部分由詹姆斯秒。麦基础上,阿尔弗雷德页。斯隆基金会和美国国家科学基金会。


话题: 生物学, 细胞, 演化, 数学, 物理, 研究, 科学学院

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