Celler som är specialiserade på grupper spårar kemiska gradienter i sin miljö mer exakt än enskilda celler, enligt forskare vid Purdue University.

Celler samlas för kollektiv migration i flera processer, inklusive utveckling av organismer, sårläkning och cancermetastaser. Det enklaste sättet för detta att ske är genom individuell upptäckt och reaktion på en kemisk attraktion:varje cell mäter skillnaden i kemoattraktant och rör sig i gradientens riktning, medan kortdistanskoppling håller gruppen ihop.

"Experiment tyder på att i vissa fall en ny mekanism växer fram när celler samlas i motsats till när de är själva. Vi ville jämföra noggrannheten hos en av dessa framväxande mekanismer med när celler agerar individuellt medan de ingår i en grupp, "sade Andrew Mugler, en biträdande professor i fysik och astronomi vid Purdue. "Särskilt, vi ville veta varför de kan ha utvecklat denna nya mekanism - finns det någon fördel? "

Det finns. Celler som migrerar som endimensionella kedjor eller tvådimensionella ark kan upptäcka lutningar med en högre precision när de är specialiserade på en grupp snarare än att hålla ihop som individer, enligt studien.

Celler kan inte helt känna kemikalier i sin miljö; det är alltid något fel. När de kommer ihop i en grupp, de kombinerar sin sensoriska information, inklusive fel. Enskilda celler som arbetar tillsammans i en grupp bidrar alla med information och fel, men i en grupp med den framväxande mekanismen, bara de yttre cellerna är sensoriska. Det betyder att det finns mindre sensorisk information totalt sett, men också mindre fel, gör den gruppen bättre i stånd att upptäcka kemiska gradienter än deras individuellt verkande motsvarigheter.

Denna framväxande mekanism är också fördelaktig för om varje cell i gruppen inte behöver utföra alla uppgifter, de utövar mindre energi som utför viktiga funktioner. Endast cellerna i utkanten av gruppen skulle behöva arbeta för att flytta den, till exempel.

Att förstå hur framväxande kooperativ avkänning fungerar kommer att ge forskare inblick i flera biologiska processer, inklusive cancermetastaser, sa Mugler. Han planerar att genomföra ytterligare studier om kollektivt cellbeteende.