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科学家们提出了一种新的细胞专业化模型

2019-03-19 10:04:40 • 来源：

高等经济学院的数学家开发了一个模型，解释了如何在资源限制的背景下出现细胞专业化。结果发表在PLOS ONE期刊上。

科学家们提出了一种新的细胞专业化模型

劳动分工和职能专业化细胞在不同层次细胞组织的表现。即使在简单的多细胞生物(例如，蓝细菌，分枝杆菌，多细胞酵母)中，也可以观察到两种类型的特化：当细胞负责生存时，体细胞，当细胞仅负责繁殖时，生殖。关于细胞特化如何发生的问题不仅对生物学家而且对构建生物过程模型的数学家都有意义。然而，在进化生物学中用于描述最简单的多细胞生物体中发生的过程的许多专业化模型具有许多缺点。例如，他们没有考虑环境对系统的影响。

在一篇题为“在不同的繁殖力和生存率以及资源限制条件下建立细胞群的功能特化”的文章中，来自蒙特利尔高等经济学院和魁北克大学的科学家提出了一个模型，该模型解释了细胞专业化产生的条件。资源限制。

今天最常见的模型之一属于Richard Michod。它假设相同的细胞表现出相同程度的活力和繁殖力。“这种理想的细胞分布在生命系统中难以想象。此外，系统不能孤立存在，因为它总是受到环境的影响，”高等经济学院教授Fuad Aleskerov说。“我们的模型显示，在资源限制方面，专业化的发生是为了帮助整个机构在当前的环境参数下更有效率。”

研究人员考虑了一种模型，其中需要不同数量的资源来执行体细胞和生殖功能(为简单起见，阳光被视为资源)。

假设为了执行体细胞功能，身体需要1焦耳(J)，而为了执行生殖功能，需要5J。来自外部环境的输入是4 J.在这种情况下，单元将专门用于确保整个系统有效工作的方式。由于需要较少的能量，负责生存力的细胞数量将增加。该模型在多大程度上与现实相对应，这仍然是生物学家要验证的问题。

除了考虑一般资源限制外，所提出的模型还考虑了原生动物多细胞生物生物学的其他方面，高等经济学院的研究生Denis Tverskoy说。特别是，该模型考虑了生殖和躯体功能对生物有效性的重要性参数。生物学实验表明，在某些类型的环境中，体细胞功能可能比其他环境功能更重要。此外，该模型允许细胞初始分化的可能性，其发生在胚胎发育阶段，这是由于特殊调节基因或外部化学刺激的作用。

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