Peneliti menemukan mekanisme umum komunikasi sel dalam mengembangkan embrio dan telinga
Seperti semua organisme kompleks, setiap manusia berasal dari satu sel yang berlipat ganda melalui pembelahan sel yang tak terhitung jumlahnya. Ribuan sel mengoordinasikan, memindahkan, dan mengerahkan kekuatan mekanis satu sama lain sebagai embrio terbentuk. Para peneliti di Göttingen Campus Institute for Dynamics of Biological Networks (CIDBN), Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation, dan University of Marburg kini telah menemukan cara baru bahwa sel-sel embrionik mengoordinasikan perilaku mereka. Ini melibatkan mekanisme molekuler yang sebelumnya hanya diketahui dari proses pendengaran. Para peneliti mengaitkan fakta bahwa sel -sel yang berbeda tersebut menggunakan protein yang sama untuk dua fungsi yang berbeda dengan asal evolusi mereka. Hasilnya diterbitkan di Biologi Saat Ini.
Tim peneliti interdisipliner menggunakan kombinasi metode yang tidak biasa dari genetika perkembangan, penelitian otak, penelitian pendengaran dan fisika teoretis untuk membuat penemuan yang mengejutkan dalam komunikasi sel: mereka menemukan bahwa dalam lapisan tipis kulit, sel mendaftarkan pergerakan sel tetangga mereka dan menyinkronkan gerakan kecil mereka sendiri dengan yang lain. Kelompok sel tetangga dengan demikian ditarik bersama dengan kekuatan yang lebih besar. Berkat sensitivitasnya yang tinggi, sel -sel berkoordinasi dengan sangat cepat dan fleksibel karena kekuatan halus ini adalah sinyal tercepat yang bepergian melintasi jaringan embrionik. Ketika sel -sel secara genetik kehilangan kemampuan mereka untuk “mendengarkan” satu sama lain, seluruh jaringan berubah dan pengembangan ditunda atau gagal sama sekali.
Para peneliti mengintegrasikan koordinasi seluler ke dalam model komputer jaringan. Model -model ini menunjukkan bahwa “berbisik” di antara sel -sel tetangga mengarah pada koreografi yang terjalin dari seluruh jaringan dan melindunginya dari kekuatan eksternal. Kedua efek dikonfirmasi oleh rekaman video pengembangan embrionik dan eksperimen lebih lanjut. “Menggunakan metode AI dan analisis yang dibantu komputer, kami dapat memeriksa sekitar seratus kali lebih banyak pasangan sel daripada yang sebelumnya mungkin di bidang ini,” jelas Dr Matthias Häring, pemimpin kelompok di CIDBN dan rekan penulis penelitian. “Pendekatan data besar ini memberikan hasil kami tingkat akurasi yang tinggi yang diperlukan untuk mendapatkan interaksi yang rumit antara sel -sel ini.”
Mekanisme yang diungkapkan di sini dalam pengembangan embrionik sudah diketahui berperan dalam proses pendengaran. Misalnya, ketika suara yang sangat tenang terdengar, sel -sel rambut di telinga, yang mengubah gelombang suara menjadi sinyal saraf, bereaksi terhadap gerakan mekanik kecil. Pada ambang pendengaran, tonjolan sel menekuk jarak hanya beberapa diameter atom. Telinga sangat sensitif karena protein khusus yang mengubah gaya mekanik menjadi arus listrik. Sampai sekarang, hampir tidak ada yang curiga bahwa sensor kekuatan seperti itu juga memainkan peran penting dalam pengembangan embrionik. Pada prinsipnya, ini dimungkinkan karena setiap sel dalam tubuh membawa cetak biru genetik untuk semua protein dan dapat menggunakannya sesuai kebutuhan.
Fenomena ini juga dapat memberikan wawasan tentang bagaimana persepsi gaya pada tingkat sel telah berkembang. “Asal evolusi protein saluran ion yang peka terhadap kekuatan ini mungkin terletak pada leluhur bersel tunggal kami, yang kami bagikan dengan jamur dan yang muncul jauh sebelum asal usul kehidupan hewan,” jelas Profesor Fred Wolf, direktur CIDBN dan rekan penulis penelitian. “Tapi hanya dengan evolusi hewan pertama, keragaman saat ini dari tipe protein ini muncul.” Pekerjaan di masa depan harus menentukan apakah fungsi asli “nanomachine” seluler ini adalah untuk memahami kekuatan di dalam tubuh daripada, seperti dalam pendengaran, untuk memahami dunia luar.
Publikasi asli: Richa P., Häring M., Wang Q., Choudhury AR, Göpfert MC, Wolf F., Großhans J., Kong D. Sinkronisasi dalam morfogenesis jaringan epitel. Biologi Saat Ini 35, 1-14 (2025). Doi: 10.1016/j.cub.2025.03.066
