har du en brinnande vetenskapsfråga? Skicka det till [email protected] och vi kommer att försöka svara på det här eller i ett framtida nummer av tidningen.
Om du inte har märkt, har vi Discover Magazine bloggare vävt oss in i utskriftsversionen genom en ny månadsfunktion som heter Ask Discover. Du frågar, vi svarar. Förra månaden tog Neuroskeptic på sig att drömma, men den här månaden handlar det om intercellulär chatter:
Fan, Paul! Det är en stor fråga. Här är mitt magasinsvar:
celler kommunicerar genom sitt eget språk av kemiska signaler. Olika föreningar, såsom hormoner och neurotransmittorer, fungerar som ord och fraser, berättar en cell om miljön runt den eller kommunicerar meddelanden. När bukspottkörteln upptäcker att en person just har ätit, släpper den till exempel hormoninsulinet för att berätta för andra celler i kroppen att ta bort glukos från blodet. Precis som en person behöver öron lika mycket som en mun för att ha en konversation, använder celler receptorproteiner antingen på den yttre cellväggen eller inuti själva cellen för att ”höra” olika signaler. När signalkemikalien binder till en receptor, slår det proteinet på en signalkaskad i cellen som slutligen leder till cellens svar. Varje cell har receptorer som kan upptäcka många olika signaler, så de bombarderas ständigt med biologisk konversation. Tänk dig att vara i ett rum och ha alla pratar på dig på en gång! Så hur använder en växt cellulär kommunikation för att växa mot solljus? Växternas växande tips producerar auxin — ett hormon som berättar för celler att växa och dela-som sedan skickas till resten av växten. De skuggiga delarna av en växt får mer auxin, vilket får dessa celler att förlängas medan solcellerna inte gör det. när en sida förlängs medan den andra sidan förblir densamma, kommer växten att böjas.
Jag ville dock notera att detta är det superkorta, otroligt förenklade svaret. Cellulär kommunikation är oförklarligt komplicerad. Till exempel är dessa vägar associerade med en enda receptor, B-cellantigenreceptorn:
den trassliga banan av B-cellinteraktioner, från Cellsignaleringsteknik
inte bara gör enskilda receptorer många saker, olika svar är kopplade till en stor mångfald av receptorer och meddelanden. Ta proteinet Akt, ett serin/treoninkinas (vilket innebär att det tillför fosfatgrupper till serin-eller treoninaminosyror på andra proteiner). Akt är inblandad i signaleringskaskader i hela kroppen och är en av de viktigaste aktörerna i cancersignalering:
Akt och dess många signalreceptorer och mål, från Cellsignaleringsteknik
hela karriärer är dedikerade till att upptäcka hur olika signaler eller intercellulära vägar fungerar. Genom att studera cellulär kommunikation hoppas forskare att avslöja viktiga meddelanden eller mottagare som kan användas för att förändra hur celler agerar. Till exempel är en uppdelning i kommunikation en del av det som gör att cancerceller kan växa okontrollerade. Tron är att om vi kan lösa upp den vridna banan av kemiska interaktioner inom och mellan celler, kan vi hitta sätt att styra levande vävnader för att göra vad vi vill, oavsett om det växer organ i odlingsrätter, ger växter och djur motstånd mot skadedjur eller bekämpar obotliga sjukdomar.
När du tänker på det är i princip alla våra läkemedel kemiska meddelanden eller utformade för att stoppa dem. Vissa droger efterliknar eller är identiska med naturliga kemiska budbärare, så när vi poppar ett piller påverkar vi konversationen som pågår i vår kropp. Andra ser tillräckligt ut som dem för att fastna där de riktiga skulle binda och blockera meddelanden från att tas emot.
Ibland skickar vi signaler till våra celler när vi inte tänker. Det finns ett antal kemikalier som vi använder industriellt, till exempel efterliknar hormonet östrogen, och när de kommer in i våra kroppar börjar de berätta för celler att göra saker vi inte vill att de ska göra. Dessa xenoöstrogener har blivit ett stort regleringsproblem, och inte bara på grund av oss, utan också på grund av de effekter de har på växter och djur som de kommer i kontakt med.oavsett om vi någonsin har en kontrollerad konversation med våra kroppar eller inte, ju mer vi förstår hur cellerna kommunicerar, desto mer uppskattar vi hur komplexa och invecklade minimaskinerna är. Dessa små datorer bearbetar miljontals signaler varje dag. De kommunicerar över ofattbara avstånd för att samordna olika kroppsdelar. Och även om vi vet mycket om hur de fungerar, är den mikroskopiska världen fortfarande en mycket främmande plats för oss metazoaner, och vi börjar bara förstå vad som händer på mobilnivå.
Här är en ganska snygg video som tittar på cellkommunikation från ett storbildsperspektiv:
det finns också en trevlig TED-video om bakteriell kommunikation av Bonnie Bassler.