Science：细胞是怎样应对“噪音”的
细胞是一个动态体系，每时每刻都有大量的生化反应在进行。对于信号传导来说，这个系统充斥着高水平的噪音。那么细胞是怎样在这种条件下准确传递化学信号的呢？本周Science杂志上发表的一项研究，揭示了细胞处理这个问题时的一般原则。
只有正确处理外界环境的信号细胞才能够生存。然而生化反应或细胞状态的变化，让细胞难以检测到信号的浓度，只能感知一个活化配体存在与否。加州大学的科学家们发现，细胞通过对信号进行持续监控，准确记录了化学信号的浓度。在体外培养的人类细胞中，这种动态应答能够有效从噪音环境中识别信号，避免在信号传递过程中出现信息损失。
细胞对外界化学信号的应答，取决于自己的生理状态。但细胞生理状态存在显著的波动，比如说细胞中各种蛋白的含量会出现高达25%的变动。“这是相当大的噪音，”加州大学的Roy Wollman教授说。“细胞需要一个特别的解决方案。”
为了了解细胞如何编码化学信号的水平，Wollman及其同事将显微成像与信息学理论结合了起来。他们研究了三个不同的化学通讯系统，钙离子、ERK和NF-κB。这三种类型的信号传导分别持续几分钟、一小时和差不多十小时。
Wollman的研究团队用一个特殊的显微镜系统记录了细胞对这三种信号的应答。这个系统可以同时对大量细胞进行持续性监控，为人们展现细胞应答不同信号时发生的变化。
研究人员发现，细胞并没有一次次地捕捉细胞外化学信号的浓度，而是通过持续应答精确反映信号水平。信息学理论表明，这种方式可以消除细胞状态变化造成的“噪音”。
“这项研究能帮助我们理解，细胞如何在大量噪音的情况下建立起有效的通讯系统，”Wollman说。
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