Az össz emberi sejtek katalógusa matematikai mintázatot mutat

Az emberi testben lévő sejtek számának és méretének katalógusa többek közt azt mutatja, hogy a vérben lévő nyiroksejtek száma (a képen a kék) nagyon alábecsült.

Az emberi test diverz alakú és méretű sejtek trillióinak komplex közösségéből áll, melyek mind együtt működnek, hogy az ember életben maradjon. A legkisebb sejtek, mint a vérlemezkék és vörösvérsejtek, eltörpülnek a masszív izomsejtek mellett. Amikor méretekről van szó, olyan mintha egy cickányt egy kék bálnához hasonlítanánk. Most a kutatók, Ian Hatton, a montreali McGill Egyetem munkatársa és kollégái adatokat gyűjtöttek a testben lévő összes jelentős sejtfajtáról és egy hasonló matematikai mintázatot fedeztek fe ezekben a sejt kapcsolatokban. A kutatók felfedezésükről a Proceedings of the National Academy of Sciences magazinban számoltak be szeptember 18-án. - írja a Science Magazin honlapján.

Inverz kapcsolat van a sejt mérete és száma között: a kisebb sejtek többen vannak, mint a nagyobb sejtek. Sőt mi több, a különböző méret kategóriába tartozó sejteknek hasonló az össz tömegük, oly módon, hogy a kicsi, számos sejtek, mint például a vörösvérsejtek ugyanolyan mennyiségben járulnak hozzá a test totális tömegéhez, mint a legnagyobb sejtek. A kutatók mindenütt látják ezt a mintázatot a különböző területeken.
A mért és szám közti mintázatnak rengeteg különböző neve van. Az ökológiában gyakran Sheldon spektrumnak nevezik Raymond Sheldon tenger ökológus után.

Sheldon és kollégái fedezték fel azt, hogy amikor méret szerint csoportosítják a planktonokat nagyságrendben egy logaritmikus skálán, minden méret kategóriának ugyanaz az organizmus tömege. A méret növekedésével csökken a kategóriákban lévő egyedek száma, de az általános tömeg változatlan.

Az emberi testben lévő sejtek számának és méretének katalógusa többek közt azt mutatja, hogy a vérben lévő nyiroksejtek száma (a képen a kék) nagyon alábecsült. Forrás: https://www.sciencenews.org/article/catalog-human-cells-math-pattern

2021-ben Hatton és kollégái megmutatták, hogy ugyanez a mintázat van, amikor az óceáni organizmusok biomasszáját csoportosítjuk általánosan egy logaritmikus skálán a baktériumoktól a bálnákig, és nem csak a planktonokat

Egy párhuzamos trend látható lehet a nyelvben használt szavak gyakoriságában is, ahol ezt Zipf törvényének nevezik George Zipf nyelvész után. Például ha egy könyvben használt szavakat elemezzük, azt találjuk, hogy kevés, rövid, nagy gyakoriságú szó dominál (például az, és az övé) és a többi sok hosszabb kis gyakoriságú szó (például harsona, parlament). Megtalálni ezt a mintázatot a sejtekben kolosszális mennyiségű adatot igényelt.

Jeffrey Shander független kutató volt az első, aki először elkezdte összegyűjteni ezeket az adatokat, több mint 10 évvel ezelőtt. Ezek közül sok a Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottságtól származik, mely számtalan holttestet boncolt és lemérte a szerveiket, hogy egy személy referencia modelljét elkészítse.
De Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottság a férfi modellre fókuszált. Hatton és kollégái tipikus emberi nőt és gyermeket illetően is értékelni akarták az információkat. Ezért és mert a Bizottság a szervekre és szövetekre, nem pedig a sejtekre fókuszlt, a kutatók a tudományos irodalomhoz fordultak.

Az emberi testben lévő sejtek számának és méretének katalógusa többek közt azt mutatja, hogy a vérben lévő nyiroksejtek száma (a képen a kék) nagyon alábecsült. Forrás: https://www.sciencenews.org/article/catalog-human-cells-math-pattern

A kutatók összesen több mint 1.500 forrásból gyűjtöttek adatokat, hogy megmutassák azt, hogy az inverz méret-szám mintázat jelen van egy tipikus férfi, nő és gyerek sejtjeiben. A kutatók azt számolták, hogy egy felnőtt férfi körülbelül 36 trillió sejtből áll, átlagosan, míg egy nőt 28 trillió sejt alkot, és egy 10 éves gyermeknek 17 trillió sejtje van. Ezek a becslések hasonlóak a korábbi tanulmányokéhoz, köztük azokhoz, amik kevesebb sejt és szövet fajtát vizsgáltak a kis vörösvérsejtek túlnyomó jelenléte miatt.

Fontos tudni, hogy az egyes sejt fajtákból mennyi van. Például a csapat azt találta, hogy a testben lévő limfociták teljes száma nagyon alábecsült: 500 millió helyett 2 trillió lehet. A limfociták a betegségek elleni mindenféle védelemben közreműködnek és teljes számuk ismerete fontos a leukémia vagy HIV betegek számára. Ráadásul a sejtszámot a sejtosztódás határozza meg, mely folyamat, ha összezavarodik, rákhoz vezet. A sejtek jellemzőinek ismerete, mint a méret és a szám, segíthet megérteni az abnormalitásokat.

(Forrás: Science News: https://www.sciencenews.org/)