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本文由《万物》杂志官方微信 “把科学带回家” 提供 撰文 | 犀牛 父母出身前，你当然还没有合体，也不是精子和卵子，而是他们体内一些比精卵更原始的细胞，叫原始生殖细胞（Primordial Germ Cells），它们一个个散落在你父母体内的众多细胞之间，通过细胞迁移（Cell migration）这种方式移动，开始了一场大迁徙，那些细胞犹如在拥挤的人群中缓慢穿行……
故事要从你的奶奶（姥姥）怀孕不久说起。那时你父亲（母亲）在子宫里刚刚度过约24天，也才刚刚发育。当时还是散装的“你”——原始生殖细胞，就已经闲不住了。这些细胞也刚出现不久，散落在胚胎内的某片区域。但这些细胞所在的位置，并不是以后要孕育你的位置，所以要达到那里。
第5周的胚胎（怀孕约7周）图片| embryology.ch
上面两张图所示，就是这些细胞的迁移路线。从2处出发时，原始生殖细胞还是青涩的一小队细胞，在迁移过程中，它们不断地蜕变，并壮大队伍，最终到达5处的位置落地生根，那里是原始的性腺。 在胚胎进入第6周后，这些细胞的迁移基本完成，这时它们变得更像后来的生殖细胞，而且成为了一支数量可观的大部队。拿小鼠来说，原始生殖细胞开始迁移时，大约只有100个，等到迁移完成，已经增殖到4000个左右了。
当时的胚胎很小，第5周胚胎大约9毫米，第6周胚胎大约13毫米，再看看上面图中的比例，原始生殖细胞的迁移路线是肉眼可见的短，但对它们来却是真的长征路，要花几天才能完成迁移。
因为细胞迁移这种移动方式非常缓慢，有些类型的细胞每分钟只能移动1微米。相比之下，如果精子以平均速度游过上面的迁移路线，也就是一两分钟的事情。
细胞迁移之所以缓慢，是因为没有血液这样的高速公路可用，细胞只能徒步穿越层层细胞。它们真的是用脚走路，就像这样：
@Alexandre Saez
这就是细胞迁移过程的四个步骤：伸脚、抓地、前移、收腿。这4个动作做下来，可能30多秒就过去了。虽然外面看起来慢吞吞，不过在细胞里面就是另一番景象了。我们来一组蒙太奇看看：
细胞外：准备缓慢伸脚~i~n~g
同时的细胞内：
“接到命令！肌动蛋白到前方集合，开始组装微丝！马上行动！”
红色颗粒为肌动蛋白，组成的长条为微丝，微丝只有一端在组装
“首批微丝组装即将完工，侧面的下一组开始！”
微丝延伸到一定程度后，在其侧面会启动新的微丝组装
“下一组，快快快！这不是演习，重复，这不是演习，gogogo！” 
“同时调整队形！后面的肌动蛋白解散！”
上图此时对应的细胞外：细胞膜凸起了一些，大概只有其直径的1%，如果把细胞看成一个圆，那凸起的效果和下面圆右上角的黑点差不多。（这是按照上图中微丝的结构和肌动蛋白的个数计算的，并不代表伸脚的过程完成。） 
仔细看
随着肌动蛋白的不懈努力，细胞最终成功顶出了脚，因为是临时形成的，所以就被称为伪足。大家熟知的变形虫（阿米巴原虫）就是通过伸出伪足来运动和进食的。
变形虫吞噬硅藻（细梭形的物体） | Deuterostome
还有一类理论认为伪足不是被顶出来的，是被鞭打出来的：微丝如果死死顶住细胞膜，那新的肌动蛋白就结合不上去了，但热能会促使微丝弯曲，这样肌动蛋白就能组装上去了。微丝就像被掰弯的钢条，会弹回原来笔直的形状，那时微丝就鞭打在了细胞膜上。这样的微丝多了，细胞膜就形成了凸起。
伸出的伪足可以分为两类，一类是丝状伪足，由一根或者成束的几根微丝顶出来，比较尖，这样的伪足主要是试探周围的信号，找到自己的落脚点；还有一类是片状伪足，由一团横七竖八的微丝顶出来，主要推动细胞向前进。
伪足找到落脚点之后，就会形成黏着斑，和细胞外的一点粘在一起。其实是伪足里面的微丝通过黏着斑和胞外特定位点结合。黏着斑就是细胞前进的着力点，微丝一头抓着黏着斑，另一头产生收缩力把细胞的“屁股”向前拉，落后的胞体便向前移动了。
其中收缩力的产生还有一功臣，就是在微丝上行走的肌球蛋白，它可以一头在微丝上行走，另一头抓着其他分子，既可以运货，也能产生力。我们的肌肉也是由它们这对组合完成收缩的。
上为肌动蛋白组成的细肌丝，下为肌球蛋白组成的粗肌丝 肌肉收缩 | Alila Medical Media
像这样有专用轨道的搬运工，在细胞里还有更出名的，就是在微管上行走的动力蛋白，它比肌球蛋白还要强壮。 
动力蛋白误送病毒 | Discovery & YYeTs 和微管一比，微丝就像钢丝。钢丝达人肌球蛋白在钢丝上操作，使得细胞的屁股往回收了收。但细胞要真正的向前移动，还需要把细胞最后面的黏着斑解开。解开黏着斑的同时，新的伪足也在形成，细胞迁移新一轮的动作循环又开始了。
玻璃表面的细胞迁移 30倍真实速度 Julie A. Theriot (2011)
原始生殖细胞就是这样一步步走向性腺，到达后不久，它们就开启新的使命，成为了生殖细胞。在未来的日子里，它们会发育成精细胞或者卵细胞，并在某次不可描述的事情后，精子、卵子合体，才变成完整的你。
但有时原始生殖细胞也会走错路，没能达到性腺，也就不会有后来曲折的故事，只能泯然众人矣，成为一个平平无奇的体细胞。
大多情况下迁徙中的细胞是不会迷路的。指明方向的，有时候是细胞外某种物种的浓度，细胞会向着一个浓度梯度的一侧前进；有时候是一些路标分子，很多时候细胞伸出伪足就是在周围试探，找到路标分子才会前进，以此保证不会迷路。
除了胚胎时期，细胞迁移也不时在我们体内发生。
当我们身体受损伤，修复机制会立马启动，周围的细胞就会增生并迁移到伤口位置。如果损伤还伴有炎症，就需要更复杂的工程了。
这时身体会先清障修路，肉芽组织会先增生，并溶解吸收坏死组织和异物，完成清障；同时肉芽组织会填补空缺，其中含有毛细血管，血管内皮细胞迁移到受损部位修建新的血管，这就是高速公路。
另一边的白细胞已经嗅到了细菌的味道，跟着特殊分子的浓度，在血管高速公路中直奔而来，然后穿过血管壁，迁移到炎症的事故现场，开始清理。从血管迁移到事故现场，用时大概2-12分钟，要比全程细胞迁移节省不少时间。
所以那句老话说的还挺有道理，不论你是不想宅着，还是想要长征——
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雷达卡
发表于 2020-3-6 11:43:21
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发表于 2020-3-6 14:18:43
