Haben Sie eine brennende wissenschaftliche Frage? Senden Sie es an [email protected] und wir werden versuchen, es hier oder in einer zukünftigen Ausgabe des Magazins zu beantworten.
Wenn Sie es nicht bemerkt haben, haben wir Blogger des Discover-Magazins uns durch ein neues monatliches Feature namens Ask Discover in die Printversion gewagt. Sie fragen, wir antworten. Letzten Monat hat Neuroskeptic angefangen zu träumen, aber diesen Monat dreht sich alles um interzelluläres Geschwätz:
Verdammt, Paul! Das ist eine große Frage. Hier ist meine Magazinantwort:
Zellen kommunizieren über ihre eigene Sprache chemischer Signale. Verschiedene Verbindungen, wie Hormone und Neurotransmitter, wirken wie Wörter und Phrasen und erzählen einer Zelle von der Umgebung oder kommunizieren Nachrichten. Wenn die Bauchspeicheldrüse zum Beispiel feststellt, dass eine Person gerade gegessen hat, setzt sie das Hormon Insulin frei, um anderen Körperzellen mitzuteilen, dass sie Glukose aus dem Blut entfernen sollen. So wie eine Person Ohren genauso braucht wie einen Mund, um ein Gespräch zu führen, verwenden Zellen Rezeptorproteine entweder an der äußeren Zellwand oder im Inneren der Zelle selbst, um verschiedene Signale zu „hören“. Sobald die Signalchemikalie an einen Rezeptor bindet, schaltet dieses Protein eine Signalkaskade in der Zelle ein, die letztendlich zur Reaktion der Zelle führt. Jede Zelle hat Rezeptoren, die viele verschiedene Signale erkennen können, so dass sie ständig mit biologischen Signalen bombardiert werden. Stellen Sie sich vor, Sie sind in einem Raum und lassen alle gleichzeitig über Sie reden! Wie nutzt eine Pflanze die zellulare Kommunikation, um in Richtung Sonnenlicht zu wachsen? Die wachsenden Spitzen der Pflanzen produzieren Auxin – ein Hormon, das den Zellen sagt, dass sie wachsen und sich teilen sollen —, das dann an den Rest der Pflanze gesendet wird. Die schattigen Teile einer Pflanze erhalten mehr Auxin, wodurch sich diese Zellen verlängern, während die sonnenseitigen Zellen dies nicht tun. Wenn sich eine Seite verlängert, während die andere Seite gleich bleibt, verbiegt sich die Pflanze.
Ich wollte jedoch anmerken, dass dies die superkurze, unglaublich stark vereinfachte Antwort ist. Zellulare Kommunikation ist unerklärlich kompliziert. Zum Beispiel sind dies die Wege, die mit einem einzelnen Rezeptor, dem B-Zell-Antigen-Rezeptor, assoziiert sind:
The tangled B-Zell-Interaktionen aus der Zellsignaltechnologie
Nicht nur, dass einzelne Rezeptoren viele Dinge tun, unterschiedliche Reaktionen sind mit einer Vielzahl von Rezeptoren und Botschaften verbunden. Nehmen Sie das Protein Akt, eine Serin / Threonin-Kinase (was bedeutet, dass es Phosphatgruppen zu Serin oder Threonin-Aminosäuren auf anderen Proteinen hinzufügt). Akt ist an Signalkaskaden im ganzen Körper beteiligt und einer der wichtigsten Akteure bei der Krebssignalisierung:
Akt und seine vielen Signalrezeptoren und -ziele aus der Zellsignaltechnologie
Ganze Karrieren widmen sich der Entdeckung, wie verschiedene Signale oder interzelluläre Signalwege funktionieren. Durch das Studium der zellulären Kommunikation hoffen die Wissenschaftler, Schlüsselbotschaften oder Empfänger aufzudecken, die verwendet werden können, um das Verhalten von Zellen zu verändern. Zum Beispiel ist ein Zusammenbruch der Kommunikation Teil dessen, was Krebszellen unkontrolliert wachsen lässt. Die Überzeugung ist, dass wir, wenn wir das verdrehte Netz chemischer Wechselwirkungen innerhalb und zwischen Zellen entwirren können, Wege finden können, lebendes Gewebe so zu steuern, dass es das tut, was wir wollen, sei es, Organe in Kulturschalen zu züchten, Pflanzen und Tieren Resistenz gegen Schädlinge zu verleihen oder unheilbare Krankheiten abzuwehren.
Wenn Sie darüber nachdenken, sind im Grunde alle unsere Arzneimittel chemische Botschaften oder sollen sie stoppen. Einige Medikamente imitieren oder sind identisch mit natürlichen chemischen Botenstoffen, wenn wir also eine Pille einnehmen, beeinflussen wir das Gespräch in unserem Körper. Andere sehen so aus, als würden sie dort stecken bleiben, wo die echten binden würden, Nachrichten daran hindern, empfangen zu werden.
Manchmal senden wir Signale an unsere Zellen, wenn wir es nicht beabsichtigen. Es gibt eine Reihe von Chemikalien, die wir industriell verwenden, zum Beispiel imitieren sie das Hormon Östrogen, und wenn sie in unseren Körper gelangen, beginnen sie den Zellen zu sagen, dass sie Dinge tun sollen, die wir nicht wollen. Diese Xenoöstrogene sind zu einem großen regulatorischen Problem geworden, und zwar nicht nur wegen uns, sondern auch wegen der Auswirkungen auf Pflanzen und Tiere, mit denen sie in Kontakt kommen.Ob wir jemals ein kontrolliertes Gespräch mit unserem Körper führen oder nicht, je mehr wir die Art und Weise verstehen, wie Zellen kommunizieren, desto mehr schätzen wir, wie komplex und kompliziert die Mini-Maschinen sind. Diese winzigen Computer verarbeiten täglich Millionen von Signalen. Sie kommunizieren über unergründliche Entfernungen, um unterschiedliche Körperteile zu koordinieren. Und obwohl wir viel darüber wissen, wie sie funktionieren, ist die mikroskopische Welt für uns Metazoen immer noch ein sehr fremder Ort, und wir fangen gerade erst an zu verstehen, was auf zellulärer Ebene vor sich geht.
Hier ist ein ziemlich schickes Video, das die Zellkommunikation aus einer großen Perspektive betrachtet:
Es gibt auch ein schönes TED-Video über bakterielle Kommunikation von Bonnie Bassler.