细胞特性对形状稳态进化的影响
组织与器官
2017-02-20 v2
摘要
个体细胞在发育中的多细胞生物中的重要性是众所周知的，但这些细胞的个体细胞特性如何集体驱动鲁棒、稳态结构的出现却鲜为人知。例如，通过可扩散因子的细胞通讯允许信息在种群内长距离传播，而细胞极化使得形成具有特定取向的结构成为可能，但这些过程如何相互作用以产生更鲁棒和受调节的结构？在本研究中，我们调查了具有不同细胞特性的细胞生长和维持稳态结构的能力。我们在一个基于个体的模型背景下进行，其中细胞行为由决定细胞表型的细胞内网络驱动。更精确地，我们研究了模型的 96 种不同排列下的进化，其中细胞运动性、细胞死亡、长距离生长因子 (LGF)、短距离生长因子 (SGF) 和细胞极化或存在或不存在。结果表明 LGF 对进化方案的适应度有最大的正向影响。SGF 和极化也有贡献，但所有其他能力本质上增加了搜索空间，有效地使达成方案更加困难。通过扰动进化方案，我们发现它们对突变和创伤都高度鲁棒。此外，我们观察到通过在更不稳定的环境中进化方案，它们产生了更鲁棒和更具适应性的结构。总之，我们的结果表明，当细胞被赋予长距离通讯、细胞极化和来自不稳定环境的选泽压力时，鲁棒的集体行为最有可能进化。
引用
@article{arxiv.1512.02474,
title = {The impact of cellular characteristics on the evolution of shape homeostasis},
author = {Philip Gerlee and David Basanta and Alexander R. A. Anderson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.02474},
year = {2017}
}