据国外媒体报道,我们体内的细胞已经死亡,但死亡率有多快?现在我们知道了这个问题的答案。

在8月10日发表在《科学》杂志上的一篇论文中,科学家指出,死亡就像细胞中的连续波,其“移动速度”约为每分钟30微米(1微米等于1/1000毫米)。例如,神经细胞可能长达100微米,因此死亡需要3分20秒。

这听起来可能有点奇怪,但正是这股“死亡浪潮”让我们活得健康。细胞凋亡(也称为程序性细胞死亡)是消除我们体内不必要的或有害的细胞所必需的,例如被病毒感染的细胞。细胞凋亡也能帮助发育中的胎儿塑造器官和其他特征。值得一提的是,还有另一种细胞死亡方式,即细胞坏死,通常发生在对缺氧等应激事件的无计划反应中。

如果细胞凋亡过程不能正常进行,将会带来可怕的后果。例如,如果没有发生凋亡,存活的细胞可能发展成癌细胞并开始持续增殖。

“有时细胞死亡发生在我们不想让它们死亡的时候,比如在神经退行性疾病中。研究作者、斯坦福大学化学、系统生物学和生物化学教授詹姆斯·费雷尔(James Ferrell)在一份声明中说:“有时候,当我们希望细胞死亡时,它们并没有死亡,例如,当癌症发生时,如果我们想要干预,我们需要了解细胞凋亡的调控机制。”

细胞凋亡有时被称为“细胞自杀”,因为它是一个自我毁灭的过程。首先,来自细胞内外的信号将通知细胞内的半胱氨酸蛋白酶(一类半胱氨酸蛋白酶的通称)开始裂解细胞的过程。然而,科学家还不清楚细胞凋亡触发后在细胞中扩散的机制。

为了理解这个过程,费勒和他的团队观察了非洲爪蟾卵细胞的凋亡过程,这是一种自然界中的大细胞。他们将卵细胞中的液体放入试管,然后引发细胞凋亡。他们用荧光蛋白来标记,当荧光出现时,意味着细胞凋亡正在发生。

研究人员发现荧光在试管中以一定的速度移动。如果细胞凋亡是在一个简单的渗透过程中进行的(物质从高浓度向低浓度移动),移动速度将逐渐减慢。

排除渗透机制,研究人员认为他们观察到的运动过程应该是“触发波”,就像“火在野外蔓延”。首先,蛋白酶被激活,然后它们激活其他蛋白酶,然后激活其他酶,直到整个细胞被破坏。

费勒在一份声明中说:“(细胞凋亡)以这种方式扩散,不会逐渐减缓或减弱。”。“它的速度不会减慢,因为它的每一步都在将非活性分子转化为活性分子,直到凋亡扩散到细胞的每一个角落和缝隙。”

接下来,研究小组观察了自然条件下卵细胞的细胞凋亡过程。他们注意到非洲爪蟾的卵细胞在死亡时会变暗。因此,他们设定了自然导致卵细胞死亡的初始条件,并拍摄下一个过程。与体外研究相似,卵细胞变黑的平均速度为每分钟30微米。

费勒说,这种“触发波”实际上在自然界中很常见。触发波还可以帮助细胞增殖,帮助神经细胞在大脑中传导信号,并帮助病毒从一个细胞感染另一个细胞。费勒和他的团队希望在生物学中找到更多触发波的例子。