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刺還是不刺?對於水母來說,當它們的觸手碰到任何東西時,這就是一個問題,包括世界各地數百萬游泳的人類。

毒刺以射出子彈的速度射出。每一個負責反應的專門細胞只能使用一次,因為它們在使用時破裂,然後在水母將帶有毒液的倒鉤射向毫無防備的獵物或不幸的游泳者後再重新生長。鑑於其武器庫的侷限性,似乎需要一些謹慎。

為了防止不必要的刺痛(包括它自己),一定有某種訊號讓細胞在正確的時間發射, 在水母和海葵的分子水平上,這種刺人的觸發和保護系統是如何運作的,這對科學家來說一直是個謎。

在海葵和水母(這兩種刺胞動物都屬於刺胞動物)的觸鬚上發現了一種被稱為“線蟲細胞”的帶刺細胞。他們發現了這種細胞是如何檢測和過濾來自環境的各種線索,從而控制何時螫人。

研究者發現線蟲細胞細胞從新星海葵,水母的關係,有一個不尋常的鈣電流發起激烈的反應至關重要,但開啟離子通道控制當前只有在非常特殊的條件下,結合機械刺激的觸手獵物或捕食者接觸,像一個戳,和某些化學訊號的存在,就像那些獵物和捕食者。

在所有其他時間,這些鈣通道是不活躍的,並使細胞休眠,直到正確的訊號接近。

首先,海葵透過化學感覺細胞探測到獵物身上的化學物質,這些化學感覺細胞使用乙醯膽鹼(一種充當神經遞質的有機化學物質)將資訊傳遞給線蟲細胞。乙醯膽鹼緩解這些鈣通道的失活。這一功能會讓線蟲細胞發出提示:附近有食物。然後,一旦線蟲細胞接收到機械訊號,比如接觸獵物的觸手,就會開啟鈣通道,導致大量鈣流入和線蟲細胞的釋放。

先前的研究已經證明,只有正確的線索組合才能觸發線蟲細胞啟用,但其分子過程尚不清楚。這些發現綜合了所有這些因素,並強調了大自然是如何不斷開發出優雅而簡單的系統來處理需要快速決策的複雜問題的。

任何生物系統的基本原理都是,你的細胞必須從周圍環境中獲取線索——要麼來自其他細胞,要麼直接來自環境——並將這些資訊轉化為適當的反應。

使這個系統特別突出的是,是否刺痛的最終決定權落在了線蟲細胞身上。

這是一個很好的例子,說明單個細胞必須正確地整合正確的訊號,才能做出正確(而且非常極端)的決定。我們經常考慮系統性問題的大腦使複雜的計算使用幾個元件的電路,但這項研究有助於證明每個蛋白質和細胞這樣的處理至關重要,因為它涉及到一個分子有正確的屬性適合其細胞和有機體的環境。

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