细胞在组织中自我组织成特定模式的能力是生命的普遍特征。斑马的条纹、我们的睫毛、向日葵种子的螺旋形和蛇皮的迷宫图案只是其中的几个例子。
另一个广为人知且研究较多的模式是果蝇的复眼。眼睛是由800个感光细胞簇组成的高度图案化的六边形晶格。一个无定形的细胞团是如何发展成精确而熟悉的模式的?
西北大学的研究人员发现，图案的形成涉及机械力，而不仅仅是细胞之间传递的化学信号。使用首创的实时成像，研究人员看到细胞随着眼睛的发育移动到位;细胞不像以前认为的那样是静止的。这一重大发现提供了应该扩展到其他模式系统的原则。
温伯格文理学院分子生物科学教授理查德·卡修( Richard Carthew)说：“随处可见的图案群。 ” “但没有大师级的艺术家。在这项研究中，我们试图了解一种模式——一种极美的模式——是如何在身体中形成的。令我们吃惊的是，我们发现细胞按照一定的规则被推拉就位，就像下棋一样。”
该研究将于2 月 22 日发表在在线生命科学和生物医学杂志 eLife 上。
Carthew和麦考密克工程学院工程科学和应用数学助理教授Madhav Mani是该论文的共同通讯作者。凯文加拉格尔，博士 分子生物科学专业的学生和Carthew实验室的成员，是该论文的第一作者。
“这项工作有助于我们更好地了解生命是如何自我构建的，”定量生物学家 Mani 说。“这个过程仍然很神秘。我们研究果蝇眼是因为它是一个模型系统，并被用来教给我们很多东西。有许多令人惊奇的工程原理可以从生活中学习。我们以开放的心态进行了这项研究，并学到了一些关于自组装的新知识。”
“通过我们定制的工具，我们能够看到以前没有人看到的东西——眼睛发育的动态视图，”同样是定量生物学家的加拉格尔说。“细胞正在移动位置完全令人惊讶。我们所看到的并不符合历史范式。这太疯狂了。”
多学科团队使用加拉格尔开发的尖端技术来实时成像和分析眼睛自组装的动态。研究人员确定了新的机械动力学，与遗传和生化分子一起，协调了苍蝇所取得的非凡的生物工程壮举。他们还证明，如果没有正确的机械力，眼睛就不能正确地自组装。
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