IT之家 11 月 25 日消息，科技媒體 scitechdaily 昨日（11 月 24 日）發(fā)布博文，報(bào)道稱(chēng)新研究表明單細(xì)胞也具有學(xué)習(xí)能力，挑戰(zhàn)了“復(fù)雜學(xué)習(xí)行為僅限于具有神經(jīng)系統(tǒng)的生物體”的觀點(diǎn)。
研究人員通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，揭示了細(xì)胞如何適應(yīng)重復(fù)刺激，為疾病治療和計(jì)算生物學(xué)研究提供了新的方向，這項(xiàng)發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上的研究，將深刻改變我們對(duì)生命基本性質(zhì)和細(xì)胞行為的理解。
一、挑戰(zhàn)傳統(tǒng)認(rèn)知：?jiǎn)渭?xì)胞的學(xué)習(xí)能力
巴塞羅那基因組調(diào)控中心（CRG）和哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員合作，通過(guò)研究單細(xì)胞纖毛蟲(chóng) Stentor roeseli 的習(xí)慣化現(xiàn)象，證明了單個(gè)細(xì)胞具有學(xué)習(xí)能力，挑戰(zhàn)了長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為只有具有復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)的生物才具備學(xué)習(xí)能力的傳統(tǒng)認(rèn)知。
研究人員利用計(jì)算機(jī)模擬，成功模擬了細(xì)胞對(duì)重復(fù)刺激的適應(yīng)過(guò)程，即習(xí)慣化。此前，對(duì)單細(xì)胞學(xué)習(xí)能力的研究曾被忽視，但現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)為這一理論提供了更多證據(jù)。
二、研究方法：計(jì)算機(jī)模擬揭示細(xì)胞學(xué)習(xí)機(jī)制
IT之家援引新聞稿介紹，研究團(tuán)隊(duì)沒(méi)有直接進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，而是巧妙地利用計(jì)算機(jī)模擬，基于數(shù)學(xué)方程模擬細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)，從而追蹤細(xì)胞如何處理信息。他們重點(diǎn)研究了兩種常見(jiàn)的分子回路：負(fù)反饋環(huán)路和非相干前饋環(huán)路。
通過(guò)模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞利用這些分子回路的組合來(lái)微調(diào)對(duì)刺激的反應(yīng)，并重現(xiàn)了在更復(fù)雜生命形式中觀察到的習(xí)慣化特征。
模擬結(jié)果表明，細(xì)胞內(nèi)分子回路反應(yīng)速度差異（時(shí)間尺度分離）是細(xì)胞學(xué)習(xí)的關(guān)鍵因素，這可能構(gòu)成細(xì)胞層面的“記憶”。
三、意義與展望：開(kāi)啟細(xì)胞生物學(xué)新篇章
這項(xiàng)研究不僅加深了我們對(duì)生命最基本層次上學(xué)習(xí)和記憶機(jī)制的理解，也為癌癥耐藥性、細(xì)菌抗生素耐藥性等現(xiàn)象提供了新的解釋思路。
研究結(jié)果也解決了神經(jīng)科學(xué)家和認(rèn)知科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于習(xí)慣化強(qiáng)度與刺激頻率或強(qiáng)度關(guān)系的爭(zhēng)論。
未來(lái)，該研究成果有望指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證模擬結(jié)果，并推動(dòng)計(jì)算生物學(xué)的發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)生命過(guò)程的可編程控制。這項(xiàng)研究為細(xì)胞生物學(xué)研究開(kāi)辟了新的方向，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。
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