麻省理工学院通过多细胞生命周期改善生活

为了研究这个问题，麻省理工学院教授Otto X. Cordero及其同事从大自然中汲取灵感：他们围绕一种常见的沿海海水细菌开发了一个模型系统，该细菌需要合作才能吃掉褐藻中的糖。在系统中，单个细胞最初悬浮在离其他细胞太远而无法合作的海水中。为了共享资源和成长，细胞必须找到一种创造邻域的机制。“令人惊讶的是，每个细胞都能够通过形成紧密排列的簇来分裂并创建自己的克隆邻域，”土木与环境工程系副教授Cordero说。

今天发表在《当代生物学》（Current Biology）上的一篇新论文展示了一种以藻类为食的细菌如何解决从单细胞状态开始创造局部细胞密度的工程挑战。

“一个关键的发现是表型异质性在支持这种令人惊讶的克隆合作机制方面的重要性，”新论文的第一作者Cordero说。

使用显微镜，转录组学和标记实验的组合来分析细胞代谢状态，研究人员发现细胞在表型上分化为粘性的“壳”群体和可移动的，碳储存的“核心”。研究人员提出，壳细胞创造了维持合作所需的细胞邻域，而核心细胞积累了碳储存，当多细胞结构破裂时，这些碳支持进一步的克隆繁殖。

这项工作解决了理解塑造我们地球的细菌过程的更大挑战中的一个关键部分，例如碳从死亡的有机物中循环回到食物网和大气中。“细菌基本上是单细胞，但它们在自然界中取得的成就往往是通过合作完成的。关于细菌可以一起完成什么，以及这与它们作为个体的能力有何不同，我们还有很多东西需要发现，“Cordero补充道。

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