細胞構成我們身體的組織和器官得基本單位，生命世界的基礎。同時細菌也是細胞，有單個或者群體形式生活在生物膜中。細胞不是停留在一個地點，運行工作，大部分情況下，細胞會快速地移動。比如當你被割傷，抗感染細胞會聚集到傷口處，準備吞噬細菌入侵者。然后，血小板細胞和血液中的蛋白質聚集并形成凝塊來止血。最后，皮膚細胞開始進入傷口以縫合傷口。有害細胞也會運動，就像細胞從原發腫瘤轉移到身體其他部位一樣。了解細胞遷移的方式和原因，可以為科學家提供新的方法來指導這些細胞，或者在需要的時候關閉或減緩運動。

一，一種新穎的細胞追蹤技術--M-TRAIL

一直以來，科學家們研究人類和動物是如何形成的，從受孕時的單個細胞到出生時的復雜個體，尤其對細胞如何移動和何時移動感興趣。他們用果蠅這樣的研究生物來觀察小群體細胞的運動，但觀察細胞在活體中遷移是有挑戰性的，因為組織太致密，不能看到單個細胞的運動。將這些細胞轉移到實驗室的培養皿中，可能會導致它們的行為有所不同。為了解決這個問題，加州大學的David Bilder和同事改造了這些細胞，當它們移動的時候，身后放置一個發光的蛋白質軌跡，即可在組織中留下一條可追蹤的路徑。這項技術被稱為M-TRAIL，一種追蹤體內細胞遷移的新工具，研究人員可以看到細胞在哪里旅行，以及到達那里需要多長時間。

Bilder和他的團隊第一次使用M-TRAIL技術在果蠅中，證實了過去用其他成像技術對果蠅的研究結果。此外，他們發現M-TRAIL可以用于研究多種細胞類型。這項新技術可以更長時間地追蹤細胞的運動，其他成像技術在幾小時內就會對細胞產生毒性。這是很重要的，因為細胞經常要遷移幾天才能到達最終目的地。

二，改變細胞的運動模式

除了追蹤細胞遷移時的位置，科學家還需要知道是什么促使它們運動，什么控制了它們的運動。來自約翰霍普金斯大學醫學院的Peter Devreotes和他的同事正在研究細胞內信號蛋白網絡，他們發現，這個網絡是控制細胞運動的關鍵。一旦它被打開，這個蛋白質網絡啟動細胞的運動機制，包括它的細胞骨架。響應來自網絡的信號，細胞開始改變形狀，這是細胞遷移的早期步驟。

這個運動網絡可以隨機啟動，也能對細胞外的信號做出反應。Devreotes團隊將變形蟲細胞放入一盤旋轉的水中，變形蟲細胞需要能夠對周圍流動的液體以及周圍環境發出的其他信號做出反應。研究發現，細胞內的網絡蛋白對漩渦水的反應與對其他環境信號的反應相同。

不同的細胞運動方式不同，有偽足、扇形或從中心波浪狀前進。科學家們曾認為，每一種細胞都只使用其中一種模式來移動。相反，當Devreotes和他的團隊改變細胞內運動網絡中的蛋白質時，他們發現變形蟲改變了它們的運動行為，從偽足轉變為扇形，波浪起伏狀。所以，這種網絡可能與來自不同物種的多種細胞相似，協調來自外部的信號，并確定細胞用來移動的機制。

三，改變細胞的運動模式

理解單個細胞的運動方式只能說明部分情況，細胞通常作為一個群體移動，可能會有一些你意想不到的復雜工作。例如，細菌可以協調它們的行為，以有序的方式移動整個群體。Scott ChimileskiLink，哈佛大學醫學院的Roberto Kolter實驗室的影像專家，使用延時攝影技術來觀察細菌是如何做到這一點的。

作為一個團體運動對細菌有好處，但也很昂貴。例如，制造和分泌表面活性劑，一種能減少表面張力，使其更容易滑過的物質，對每個細胞都需要大量的能量。所以，細菌要確保他們的競爭對手不能使用他們制造的表面活性劑。細菌已經進化出了許多方法來告訴他們的近親遠離他們的敵人。它們甚至會釋放出抗生素，殺死與它們無關的細菌細胞。Kolter和他的團隊認為，武器細菌用于競爭的成功也使它們成為緊密的殖民地并促進合作。Chimileski說，了解細菌菌落的合作與競爭之間的平衡，將有助于弄清像我們自己腸道微生物群落中發生的事情，高度復雜的微生物環境對我們的健康非常重要。