Tại sao các tế bào của chúng ta lại có kích thước như vậy?

Mới đây, nghiên cứu của nhóm nghiên cứu tại Trường Khoa học Đời sống, Đại học Dundee đã làm sáng tỏ câu hỏi tại sao các tế bào động vật lại có kích thước nhất định.

Trong hơn 100 năm qua, người ta đã công nhận rằng khi hoạt động trao đổi chất giảm đi thì kích thước sinh học sẽ tăng lên, quá trình này được gọi là tương quan sinh trưởng trao đổi chất. Ví dụ, 2 chú chó nhỏ sẽ tiêu thụ nhiều thức ăn (năng lượng) hơn 1 con chó lớn hơn có khối lượng tương tự.

Trong 1 nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Development Cell, các nhà khoa học của trường Dundee đã nghiên cứu tương quan sinh trưởng trao đổi chất ở cấp độ tế bào – nhân tố tham gia trong quá trình sản xuất năng lượng và các khối tế bào cần thiết cho sự tăng trưởng.

Tiến sĩ Teemu Miettinen, một thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết: “Ti thể là bào quan quan trọng trong việc thiết lập các hoạt động trao đổi chất tổng thể của tế bào. Những gì chúng ta thấy được là có 1 sự khác biệt lớn giữa số lượng ti thể và cách thức hoạt động của chúng.”

“Đúng như dự kiến, trong khi kích thước tế bào tăng lên, số lượng ti thể cũng tăng theo, thì hoạt động của ti thể lại suy giảm. Điều này xuất hiện để hạn chế các tế bào khỏi phát triển quá lớn.”

“Dường như có 1 lợi ích đáng kể để các tế bào phát triển đầy đủ nhưng không quá lớn. Ti thể bên trong các tế bào có kích thước trung bình hoạt động mạnh hơn, giúp các tế bào thể hiện tốt hơn. Điều này mang lại cho các tế bào có kích thước trung bình một lợi thế về sự vừa vặn. Có lẽ, minh họa tốt nhất cho lợi thế này là so sánh tế bào của các vận động viên. Trong thể thao, các vận động viên quá đói hoặc quá béo đều không thể hiện được hết khả năng tối ưu. Điều này cũng áp dụng tương tự với các tế bào, những tế bào có kích thước trung bình thì mạnh nhất.”

Nghiên cứu này cho thấy rằng, việc duy trì kích thước tế bào trong các giới hạn nhất định có thể quan trọng đối với sự tồn tại và khả năng tái sinh sản của tế bào và các sinh vật. Các tế bào cần được chủ động điều chỉnh kích thước để duy trì tốt nhất chức năng tế bào của mình, để tối ưu hóa sự thành công của toàn bộ cơ thể.

Một ý nghĩa quan trọng khác của việc này là, các vấn đề về việc kiểm soát sự tăng trưởng và kích thước tế bào có thể liên quan trực tiếp đến sự phát triển của các bệnh chuyển hóa. Chẳng hạn như, sự lão hóa tế bào có liên quan tới sự gia tăng kích thước tế bào và suy giảm chức năng của ti thể.

Tiến sĩ Mikael Bjorklund, một thành viên khác của nhóm nghiên cứu cho biết “nghiên cứu này cho thấy khả năng mất kiểm soát kích thước tế bào dẫn đến rối loạn chức năng của ti thể, việc này có liên quan đến nhiều loại bệnh khác nhau, trong đó bệnh có thoái hóa thần kinh và rối loạn chuyển hóa. Việc nghiên cứu cách tế bào cảm nhận được kích thước vật lý của nó và liên kết nó với các hoạt động trao đổi chất có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn các điều kiện này”.

Anh Thư (Theo Phys)