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新研究將藝術(shù)和科學(xué)融為一體，旨在找出細(xì)胞發(fā)育奧秘。圖片來源：Virginia Lopez-Anido
本報(bào)訊?我們?nèi)绾螐囊粋€(gè)單一細(xì)胞變成一個(gè)復(fù)雜、完整的多細(xì)胞生物？科學(xué)家一直在研究這個(gè)基本問題。近日，美國(guó)斯坦福大學(xué)生物學(xué)家Dominique Bergmann對(duì)擬南芥的研究可能找到了令人驚訝的答案。
在近日發(fā)表于《發(fā)育細(xì)胞》的新研究中，科學(xué)家利用單細(xì)胞RNA測(cè)序技術(shù)跟蹤了擬南芥葉片表面和內(nèi)部形成時(shí)近2萬個(gè)細(xì)胞的遺傳活動(dòng)。研究人員捕捉到短暫和罕見的細(xì)胞狀態(tài)，并在細(xì)胞如何變換不同身份的問題上發(fā)現(xiàn)了令人驚訝的大量不確定性，特別是在早期的干細(xì)胞群體中。
“所有的細(xì)胞都是協(xié)調(diào)的，但它們都有自己的基因程序。”Bergmann說，“所以我們努力去欣賞這種平衡，既要看到每個(gè)個(gè)體的特別之處，又要認(rèn)識(shí)到它們是如何合作的?！?/p>
為了分析近2萬個(gè)細(xì)胞和3萬個(gè)基因的細(xì)胞身份，研究人員需要使用新的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。因此，他們創(chuàng)建了一個(gè)組織框架，并使用了一種用途廣泛的分析工具——修拉畫筆。和點(diǎn)畫法一樣，這種工具將代表單個(gè)細(xì)胞及其特定基因表達(dá)特征的單個(gè)點(diǎn)混合在一起，使研究人員能夠看到大規(guī)模的趨勢(shì)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞可能會(huì)在它們似乎遵循的發(fā)育路徑上返回，也有可能跳躍向前。他們還注意到，與舊干細(xì)胞相比，新干細(xì)胞在調(diào)節(jié)細(xì)胞類型轉(zhuǎn)換方面可能存在差異。另外，他們研究了一種名為SPEECHLESS的關(guān)鍵基因，后者在氣孔的形成中起著重要作用。植物通過氣孔交換氣體并調(diào)節(jié)水分含量。新研究發(fā)現(xiàn)該基因在發(fā)育過程中的表達(dá)時(shí)間比預(yù)期的要長(zhǎng)。
參與該研究的里德學(xué)院生物學(xué)助理教授Camila Lopez-Anido說：“我期待著更多這樣有意義的研究經(jīng)歷和合作?！?strong>（魯亦）
相關(guān)論文信息：
http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2021.03.014
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