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El nuevo modelo generativo tiene implicaciones amplias en la biología de desarrollo, remedio regenerador

Las diversas formas de los organismos multicelulares complejos se han desarrollado en la tierra, colocando de carterii simple del Volvox que poseen solamente 2 tipos de la célula a nosotros los seres humanos con más de 200 tipos de la célula. Todos originan de un único zygote celulado, y sus procesos de desarrollo dependen conectado interruptor-como la regla del gen.

Estos procesos se han estudiado con gran detalle dentro de algunos organismos modelo tales como los elegans del tornillo sin fin C., y del melanogaster de la mosca del vinagre D. También se sabe que las moléculas y los mecanismos dominantes que están implicados en el revelado de organismos multicelulares están conservados altamente a través de especie.

Cuál es también notable es que solamente un puñado de moléculas y los mecanismos que entran el revelado de un organismo multicelular puede generar una diversidad tan enorme de formas y de la complejidad. Recientemente, investigadores del centro para la materia suave y viva dentro del instituto para la ciencia básica investigada cómo esto es posible usando un modelo matemático simple.

A través de este trabajo, intentaron contestar a dos aparentemente enfrente de preguntas: cuáles son los límites de diversidad que se pueden generar con el revelado, y qué características comunes se comparten entre todos los organismos multicelulares durante su revelado.

Tres procesos son comunes al revelado biológico en todos los organismos multicelulares: división celular, transmisión de señales celular, y regla del gen. Como tal, millones generados del modelo de este estudio de estas reglas y explorados les de una manera imparcial.

Los mappings generados por el modelo representan cómo un tipo de la célula convierte en otro durante el curso de la vida del organismo. Tradicionalmente, el tipo anterior mapas de la célula basados en transcriptomics unicelular se orienta para estar árbol-como, con las células madres sentándose en la raíz del árbol, y de células cada vez más especializadas que aparecen río abajo a lo largo de los brazos del árbol.

Sin embargo, el célula-tipo mapas producidos por el nuevo modelo matemático estaba lejos de árbol-como; fue encontrado que había muchas interconexiones entre diversos brazos de los tipos de la célula. Éstos dieron lugar a gráficos acíclicos dirigidos, y los linajes del árbol fueron encontrados para ser los lo más menos posible frecuentes. Esto significa que es posible que las rutas de desarrollo múltiples converjan en la célula terminal pulsa hacia adentro los mapas generados por el modelo.

Asombrosamente, también fue encontrado que muchos organismos producidos por el modelo matemático fueron dotados con la capacidad de regenerar las células perdidas, sin ninguna selección impuesta por los autores. Cuando un tipo unicelular se aísla del organismo adulto, la célula podría transformar en y llenar el resto de tipos de la célula.

Esta capacidad de generar todas las células de la carrocería se llama pluripotency, y estas células concedieron a organismos en el modelo la capacidad de la regeneración de la entero-carrocería. Interesante, la mayoría del árbol-tipo linajes contuvo pocas células pluripotent, con respecto al otro gráfico pulsa.

Mientras que los mamíferos, incluyendo seres humanos, son especialmente malos en la regeneración de partes dañadas, de muchos animales tales como tornillos sin fin y del hydra, sea excepcionalmente bueno en esta capacidad. De hecho, la regeneración de la entero-carrocería ocurre extensamente a través del árbol de la vida animal multicelular, y por lo tanto se ha presumido que la regeneración de la entero-carrocería podría ser un epifenómeno del revelado biológico sí mismo.

El hecho de que el pluripotency ocurriera en este modelo muy simplificado sugiere que este rasgo sea de hecho probable emerger debido al proceso del revelado sí mismo, y los componentes extras no especiales se requiere para establecerlo.

Además de estos resultados, se anticipa que el marco de este modelo se puede utilizar para estudiar muchos más aspectos del revelado. Este modelo generativo es simple y modular, y puede ser desplegado fácilmente para explorar los procesos importantes que no fueron incluidos en el actual estudio, tal como el efecto de la ordenación espacial de células y el efecto de la muerte celular.

Los investigadores fomentan describieron algunos experimentos de la vida real posibles para probar algunas de las predicciones hechas por su modelo matemático. Se espera que el marco de este modelo probará útil para destapar las nuevas características del revelado, que pueden tener una amplia gama de implicaciones en biología de desarrollo y remedio regenerador.

Source:
Journal reference:

Mani, S & Tlusty, T., (2021) A comprehensive survey of developmental programs reveals a dearth of tree-like lineage graphs and ubiquitous regeneration. BMC Biology. doi.org/10.1186/s12915-021-01013-4.