Размеры рост: Таблица размеров одежды — Интернет-магазин Легионер

Определение размера одежды

Основные размеры: 46 — 60, у некоторых моделей расширенный модельный ряд: с 46 по 66 размер. Основная ростовка: 176 – 182 см, однако большинство моделей могут подходить на рост с 172 см и до 185 см. Требуется примерка

Характеристики фитов:

Classic fit

• Для стандартной фигуры без ярко выраженного живота.
• Рукав короче, чем в других фитах, чтобы был виден рукав сорочки.

Milano fit

• Мягкое плечо.
• Зауженный, но удлиненный рукав (для возможности носить пиджак с трикотажем).

Slim fit

• Укороченное плечо.
• Зауженный, но более длинный рукав до 66 см (чтобы можно было носить пиджак с трикотажем.
• Уменьшенный на 1,5 см объем спины.
• Укороченный, зауженный к низу пиджак.
• Обычно узкий лацкан.

Sport slim fit

• Самый приталенный силуэт, но более свободный в плечах.

Bavaria fit

• Для полной фигуры с ярко выраженным животом.
• Рукав короче, чем в других фитах, чтобы был виден рукав сорочки.

Размер сорочки определяется по обхвату шеи. По силуэту сорочки MEUCCI бывают: прямые, приталенные и сильно приталенные. Если обхват талии мужчины превышает обхват груди – лучше выбрать сорочку классического силуэта или на 1 размер больше.

Выбор размера

Внимательно относитесь к указанию необходимых размеров одежды — носить одежду Вам.Вся форма из комплекта ВКПО (ВКБО), имеет помимо размера, ростовки. Например, запись 50/4 означает 50 размер и 4 рост. Некоторые вещи, как термобельё, имеют сдвоенный размер или ростовку, которые записываются как 48-50/3-4 
Градация одежды по росту составляет 158, 164, 170, 176, 182, 188, 194, 200 см. Поэтому округляйте рост нужных Вам костюмов до указанных. Если превышение составляет 1-2 см, возможно округление в меньшую сторону (например, при росте 190 см Вы выбираете рост костюма 188 см). В случае превышения на 3 см округление желательно делать в сторону большего размера (например, выбираете рост костюма 194 см при вашем росте 191 см). 
Если указанные Вами ростовые размеры отличаются от 170, 176, 182, 188, 194, 200 см округление будет произведено в сторону большего размера. 
Градация одежды по размерам составляет 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64. 
Костюмы конструктивно уже имеют некоторый запас для ношения дополнительных слоев одежды. Однако если Вы планируете ношение большого количества слоев дополнительной одежды (под костюм), желательно подумать об увеличении заказываемого размера (в этом случае дополнительную информацию можно получить при размещении заказов, размеры одежды соответствуют Российским ГОСТам). 

Ростовки формы ВКПО

Размеры формы ВКПО соответствуют обычным российским размерам, а вот ростовки, для многих людей, могут быть чем то новым. В этой таблице дана расшифровка значений ростов.

 Для сдвоенных размеров можно использовать эту таблицу

Размеры формы ВКПО

Измерения:
Обхват груди – измеряется на легком вдохе, по самым выступающим точкам груди, в самой широкой её части
Обхват талии – измеряется по линии пояса, талии. Старайтесь держаться без напряжения, в максимально естественном состоянии.
Обхват бедер – измеряется примерно на 15 – 20 см ниже линии талии, в самой широкой их части. Ноги при этом следует держать вместе.

При выборе размера формы ВКПО, в первую очередь следует пользоваться информацией об обычных российских размерах одежды, которую Вы носите. Если такой информации нет, то можно воспользоваться таблицей размеров приведённой ниже.

В таблице даны измерения в сантиметрах на каждый размер одежды. В чёрных столбиках указывается точное, эталонное соответствие. А в белых, примерный диапазон в который укладывается Ваш размер.

Например, Ваша грудь 104 см, это значит, что Вам подходит 52 размер.

Если Ваша грудь 103 см, то используя значение из следующего столбика «примерный диапазон» мы можем понять что нам нужен 52р

Используя значения из столбика «примерный диапазон» следует помнить что их верхнее значение берётся примерно на 2 см больше эталонного. Это означает, что в случае если Ваша грудь 102 см, по столбику «примерный диапазон» получается 50 размер. В данном случае он будет сидеть достаточно плотно, и начиная с 103 см лучше всего выбирать 54 размер.

При покупке формы следует брать весь костюм, исходя из самого большого измеренного размера. Например, Ваша грудь 104см, это 52 размер, но талия 90см, а бедра 102см, что соответствует 50 размеру. Это означает, что Вы должны выбрать весь комплект 52 размера.

Мы собрали все вещи из комплекта ВКПО здесь

В некоторых случаях, например у термобелья из комплекта ВКПО, используются сдвоенные размеры. Однако всегда надо помнить, что термобельё должно плотно обтягивать тело, и в данном случае, лучше выбирать размер исходя из этого принципа

Размеры обуви ВКПО

Летние и демисезонные уставные берцы точно соответствуют обычным российским размерам. Однако зимние берцы, от любых производителей (БТК, Фарадей, АО Военторг) следует заказывать на размер больше, так как они маломерят.

Например Вы носите летние берцы 44 размера, зимние уставные берцы нужны 45 размера.

Размеры головных уборов ВКПО

Для того что бы правильно выбрать шапку или фуражку из комплекта ВКПО, следует измерить длину окружности головы над ушами, как показано на рисунке.

Размеры головных уборов ВКПО соответствуют результатам Ваших измерений. Например Вы измерили 56, значит Вам подходит кепка 56 размера.

Размеры ремней ВКПО

Размеры ремней ВКПО подбираются по таблице

Размеры перчаток

Измеряются по обхвату ладони без большого пальца, как показано на картинке. Если охват ладони 20 см, то Вам подходят перчатки с размером 18 – 22, который означает диапазон от 18 см до 22 см

Для определения размера перчаток необходимо измерить обхват ладони, выше «косточек», но при этом не обхватывая большой палец

Таблица размеров

Таблица размеров

Таблицы размеров COMAZO

Таблица размеров женской одежды
ГОСТ

Таблица размеров мужской одежды
ГОСТ

Войти в оптовый личный кабинет

Хотите зарегистрироваться?

Узнайте об оптовой программе, заполните заявку и наш администратор свяжется с вами в течение 3 рабочих дней

Авторизуйтесь для доступа в личный кабинет

Нет личного кабинета

Зарегистрируйтесь, чтобы:

Узнавать об акциях и специальных предложениях

Видеть статус заказа от покупки до
получения

Участвовать в секретных
распродажах до -50%

Восстановление пароля

Укажите Ваш логин или e-mail, указанный при регистрации, для восстановления пароля.IS_IMAGE}}

{{/IS_IMAGE}}

{{/SKU_BLOCK_LIST}}

{{MEASURE_TEXT}}

{{#SHOW_LOADING}}

{{/SHOW_LOADING}}

{{#SKU_BLOCK_LIST}}

{{#IS_IMAGE}}

{{#SKU_VALUES_LIST}}

{{/SKU_VALUES_LIST}}

{{/IS_IMAGE}}

{{/SKU_BLOCK_LIST}}

{{#DISCOUNT_PRICE_PERCENT}}

-{{DISCOUNT_PRICE_PERCENT_FORMATED}}

{{/DISCOUNT_PRICE_PERCENT}}

{{#SHOW_DISCOUNT_PRICE}}

{{{SUM_DISCOUNT_PRICE_FORMATED}}}

{{/SHOW_DISCOUNT_PRICE}}

{{{SUM_PRICE_FORMATED}}}

{{/SHOW_RESTORE}}

{{/DISCOUNT_PRICE_FORMATED}}

{{#DISCOUNT_PRICE_FORMATED}}

Скидка: {{{DISCOUNT_PRICE_FORMATED}}}

{{/DISCOUNT_PRICE_FORMATED}}

Всего : {{{PRICE_FORMATED}}}

Подробнее о доставке

{{#COUPON_LIST}}

{{COUPON}} — купон {{JS_CHECK_CODE}}

Удалить

{{/COUPON_LIST}}

Ваша корзина пуста

Заявка на оффлайн сотрудничество с Comazo

Интересует оптовая закупка масок? Заполните форму ниже.

Нашли ошибку?

Нашли ошибку на сайте? Расскажите нам и получите скидку!

Проблемы с оформлением?

Мы поможем! Оставьте свои контакты в форме ниже и мы перезвоним! Ваше имя, Ваш телефон, Ваш email или Звоните +7 (81367) 7-11-77 (пн-пт 9:00 — 17:00). Пишите [email protected] круглосуточно.

Рост | биология | Britannica

Рост редко бывает случайным. Скорее, это происходит в соответствии с планом, который в конечном итоге определяет размер и форму человека. Рост может быть ограничен особыми участками организма, такими как слои клеток, которые делятся и увеличиваются в размере около кончика побега растения. Или клетки, участвующие в росте, могут широко распространяться по всему организму, как в человеческом эмбрионе. В последнем случае скорость деления клеток и увеличения размера клеток в разных частях различается.То, что характер роста у растений и животных предопределен и регулярен, можно увидеть на примере взрослых особей. Однако у некоторых организмов, особенно у слизистых плесневых грибов, не происходит регулярного роста, и в результате возникает бесформенная цитоплазматическая масса.

Скорость роста различных компонентов организма может иметь важные последствия для его способности адаптироваться к окружающей среде и, следовательно, может играть роль в эволюции. Например, увеличение скорости роста мясистых частей плавника рыбы дало бы возможность рыбе легче адаптироваться к наземной двигательной жизни, чем рыба без этого модифицированного плавника.Без непропорционального роста плавника — в конечном итоге в результате случайных изменений генетического материала (мутаций) — эволюция конечностей посредством естественного отбора была бы невозможна.

Типы роста

В ячейках

Увеличение размера и изменение формы развивающегося организма зависят от увеличения количества и размера клеток, составляющих индивидуум. Увеличение числа клеток происходит за счет точного клеточного репродуктивного механизма, называемого митозом.Во время митоза хромосомы, несущие генетический материал, воспроизводятся в ядре, а затем удвоенные хромосомы точно распределяются между двумя дочерними клетками, причем по одной хромосомы каждого типа передается каждой дочерней клетке. Каждый конец делящейся клетки получает полный набор хромосом, прежде чем концы разделятся. В клетках животных это отщипывание (цитокинез) клеточной мембраны; в клетках растений между новыми клетками образуется новая целлюлозная стенка.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

В течение периода жизни клетки, предшествующего фактическому распределению хромосом, материнская клетка часто увеличивается в два раза по сравнению с первоначальным размером. Таким образом, устанавливается цикл, состоящий из клеточного роста и клеточного деления. Рост клеток — увеличение цитоплазматической массы, числа хромосом и клеточной поверхности — сопровождается клеточным делением, при котором цитоплазматическая масса и хромосомы распределяются между дочерними клетками. Однако увеличение цитоплазматической массы не всегда происходит во время циклов клеточного деления.Например, во время раннего развития эмбриона исходная яйцеклетка, обычно очень большая клетка, претерпевает повторяющиеся серии клеточных делений без каких-либо промежуточных периодов роста; в результате исходная яйцеклетка делится на тысячи мелких клеток. Только после того, как эмбрион сможет получать пищу из окружающей среды, происходит обычный паттерн роста и митоза.

Тот факт, что большинство растительных клеток подвергаются значительному увеличению размера без клеточного деления, является важным различием между ростом растений и животных.Дочерние клетки, возникающие в результате деления клеток за верхушкой корня или побега растения, могут значительно увеличиваться в объеме. Это достигается за счет поглощения воды клетками; вода хранится в центральной полости, называемой вакуолью. Потребление воды создает давление, которое в сочетании с другими факторами оказывает давление на целлюлозные стенки клеток растения, тем самым увеличивая длину, обхват и жесткость (тургор) клеток и растения. У растений большая часть увеличения размера происходит после деления клеток и является результатом, прежде всего, увеличения содержания воды в клетках без значительного увеличения сухой массы.

У очень молодого развивающегося зародыша растения есть множество клеток, распределенных по всей его массе, которые проходят цикл роста и клеточного деления. Однако, как только положение кончика корня, кончика побега и зародышевых листьев устанавливается, возможность клеточного деления ограничивается клетками в определенных областях, называемых меристемами. Один меристематический центр лежит чуть ниже поверхности растущего корня; все увеличение количества ячеек первичного корня происходит в этот момент.Некоторые дочерние клетки остаются на удлиненном конце и продолжают делиться. Другие дочерние клетки, оставшиеся в корне, увеличиваются в длине, что позволяет новому корню глубже проникать в почву. Тот же самый общий план очевиден в растущем побеге высших растений, в котором ограниченная меристематическая область на кончике отвечает за образование клеток листьев и стебля; за этим меристематическим центром происходит удлинение клеток. У молодого проростка вторично развиваются клетки, связанные с сосудистыми нитями флоэмы и ксилемы — тканями, которые переносят воду к листьям из почвы и сахар от листьев к остальным частям растения.Эти клетки могут снова делиться, обеспечивая новый клеточный материал для развития древесного покрова и более сложных сосудистых нитей. Следовательно, рост высших растений — , т. Е. тех аспектов, которые включают как структуру стеблей, листьев и корней, так и увеличение объема, — в первую очередь является результатом деления клеток в меристеме с последующим вторичным увеличением размера из-за поглощения воды. . Эти действия происходят на протяжении всего периода роста растений.

Рост животных более ограничен во времени, чем рост растений, но деление клеток более широко распределяется по всему телу организма.Хотя скорость клеточного деления различается в разных регионах, способность к клеточному делению широко распространена в развивающемся эмбрионе. Увеличение размеров происходит быстро в эмбриональном периоде, продолжается с меньшей скоростью у молодых особей и после этого отсутствует. Однако деление и увеличение размеров клеток продолжаются даже после того, как увеличение общего размера тела больше не происходит. Поскольку эти события уравновешиваются гибелью клеток, увеличение числа клеток после ювенильного периода является в первую очередь феноменом замещения.Увеличение роста у млекопитающих ограничивается прекращением деления клеток и отложением костной ткани в длинных костях. Длительный ювенильный период роста у людей необычен, большинство высших животных достигают зрелого размера вскоре после окончания эмбрионального развития. Некоторые системы органов претерпевают небольшое деление клеток и рост после рождения; например, все половые клетки (предшественники яйцеклеток) самки формируются ко времени рождения. Точно так же все нервные клетки головного мозга формируются к концу эмбрионального периода.Дальнейшее увеличение размеров нервной системы происходит за счет разрастания нервных волокон и отложения на них жирового изоляционного материала. Хотя наибольшее увеличение размера нервных клеток происходит, как и в клетках растений, после прекращения деления клеток, разрастание нервных волокон у животных представляет собой истинное увеличение количества цитоплазмы и клеточной поверхности, а не только поглощение воды.

Некоторые органы сохраняют потенциал для роста и деления клеток на протяжении всей жизни животного.Например, печень продолжает формировать новые клетки взамен стареющих и умирающих. Хотя деление и рост клеток происходят по всей печени, в других органах есть особая популяция клеток, называемая стволовыми клетками, которые сохраняют способность к делению клеток. Клетки, производящие циркулирующие эритроциты крови млекопитающих, находятся только в костном мозге длинных костей. Они образуют постоянную популяцию делящихся клеток, заменяя эритроциты, которые постоянно умирают и исчезают из кровообращения.

Скорость роста и деления клеток может сильно различаться в разных частях тела. Это дифференциальное увеличение в размерах — главный фактор, определяющий форму организма.

Рост | биология | Britannica

Рост редко бывает случайным. Скорее, это происходит в соответствии с планом, который в конечном итоге определяет размер и форму человека. Рост может быть ограничен особыми участками организма, такими как слои клеток, которые делятся и увеличиваются в размере около кончика побега растения.Или клетки, участвующие в росте, могут широко распространяться по всему организму, как в человеческом эмбрионе. В последнем случае скорость деления клеток и увеличения размера клеток в разных частях различается. То, что характер роста у растений и животных предопределен и регулярен, можно увидеть на примере взрослых особей. Однако у некоторых организмов, особенно у слизистых плесневых грибов, не происходит регулярного роста, и в результате возникает бесформенная цитоплазматическая масса.

Скорость роста различных компонентов организма может иметь важные последствия для его способности адаптироваться к окружающей среде и, следовательно, может играть роль в эволюции.Например, увеличение скорости роста мясистых частей плавника рыбы дало бы возможность рыбе легче адаптироваться к наземной двигательной жизни, чем рыба без этого модифицированного плавника. Без непропорционального роста плавника — в конечном итоге в результате случайных изменений генетического материала (мутаций) — эволюция конечностей посредством естественного отбора была бы невозможна.

Типы роста

В ячейках

Увеличение размера и изменение формы развивающегося организма зависят от увеличения количества и размера клеток, составляющих индивидуум.Увеличение числа клеток происходит за счет точного клеточного репродуктивного механизма, называемого митозом. Во время митоза хромосомы, несущие генетический материал, воспроизводятся в ядре, а затем удвоенные хромосомы точно распределяются между двумя дочерними клетками, причем по одной хромосомы каждого типа передается каждой дочерней клетке. Каждый конец делящейся клетки получает полный набор хромосом, прежде чем концы разделятся. В клетках животных это отщипывание (цитокинез) клеточной мембраны; в клетках растений между новыми клетками образуется новая целлюлозная стенка.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

В течение периода жизни клетки, предшествующего фактическому распределению хромосом, материнская клетка часто увеличивается в два раза по сравнению с первоначальным размером. Таким образом, устанавливается цикл, состоящий из клеточного роста и клеточного деления. Рост клеток — увеличение цитоплазматической массы, числа хромосом и клеточной поверхности — сопровождается клеточным делением, при котором цитоплазматическая масса и хромосомы распределяются между дочерними клетками.Однако увеличение цитоплазматической массы не всегда происходит во время циклов клеточного деления. Например, во время раннего развития эмбриона исходная яйцеклетка, обычно очень большая клетка, претерпевает повторяющиеся серии клеточных делений без каких-либо промежуточных периодов роста; в результате исходная яйцеклетка делится на тысячи мелких клеток. Только после того, как эмбрион сможет получать пищу из окружающей среды, происходит обычный паттерн роста и митоза.

Тот факт, что большинство растительных клеток подвергаются значительному увеличению размера без клеточного деления, является важным различием между ростом растений и животных.Дочерние клетки, возникающие в результате деления клеток за верхушкой корня или побега растения, могут значительно увеличиваться в объеме. Это достигается за счет поглощения воды клетками; вода хранится в центральной полости, называемой вакуолью. Потребление воды создает давление, которое в сочетании с другими факторами оказывает давление на целлюлозные стенки клеток растения, тем самым увеличивая длину, обхват и жесткость (тургор) клеток и растения. У растений большая часть увеличения размера происходит после деления клеток и является результатом, прежде всего, увеличения содержания воды в клетках без значительного увеличения сухой массы.

У очень молодого развивающегося зародыша растения есть множество клеток, распределенных по всей его массе, которые проходят цикл роста и клеточного деления. Однако, как только положение кончика корня, кончика побега и зародышевых листьев устанавливается, возможность клеточного деления ограничивается клетками в определенных областях, называемых меристемами. Один меристематический центр лежит чуть ниже поверхности растущего корня; все увеличение количества ячеек первичного корня происходит в этот момент.Некоторые дочерние клетки остаются на удлиненном конце и продолжают делиться. Другие дочерние клетки, оставшиеся в корне, увеличиваются в длине, что позволяет новому корню глубже проникать в почву. Тот же самый общий план очевиден в растущем побеге высших растений, в котором ограниченная меристематическая область на кончике отвечает за образование клеток листьев и стебля; за этим меристематическим центром происходит удлинение клеток. У молодого проростка вторично развиваются клетки, связанные с сосудистыми нитями флоэмы и ксилемы — тканями, которые переносят воду к листьям из почвы и сахар от листьев к остальным частям растения.Эти клетки могут снова делиться, обеспечивая новый клеточный материал для развития древесного покрова и более сложных сосудистых нитей. Следовательно, рост высших растений — , т. Е. тех аспектов, которые включают как структуру стеблей, листьев и корней, так и увеличение объема, — в первую очередь является результатом деления клеток в меристеме с последующим вторичным увеличением размера из-за поглощения воды. . Эти действия происходят на протяжении всего периода роста растений.

Рост животных более ограничен во времени, чем рост растений, но деление клеток более широко распределяется по всему телу организма.Хотя скорость клеточного деления различается в разных регионах, способность к клеточному делению широко распространена в развивающемся эмбрионе. Увеличение размеров происходит быстро в эмбриональном периоде, продолжается с меньшей скоростью у молодых особей и после этого отсутствует. Однако деление и увеличение размеров клеток продолжаются даже после того, как увеличение общего размера тела больше не происходит. Поскольку эти события уравновешиваются гибелью клеток, увеличение числа клеток после ювенильного периода является в первую очередь феноменом замещения.Увеличение роста у млекопитающих ограничивается прекращением деления клеток и отложением костной ткани в длинных костях. Длительный ювенильный период роста у людей необычен, большинство высших животных достигают зрелого размера вскоре после окончания эмбрионального развития. Некоторые системы органов претерпевают небольшое деление клеток и рост после рождения; например, все половые клетки (предшественники яйцеклеток) самки формируются ко времени рождения. Точно так же все нервные клетки головного мозга формируются к концу эмбрионального периода.Дальнейшее увеличение размеров нервной системы происходит за счет разрастания нервных волокон и отложения на них жирового изоляционного материала. Хотя наибольшее увеличение размера нервных клеток происходит, как и в клетках растений, после прекращения деления клеток, разрастание нервных волокон у животных представляет собой истинное увеличение количества цитоплазмы и клеточной поверхности, а не только поглощение воды.

Некоторые органы сохраняют потенциал для роста и деления клеток на протяжении всей жизни животного.Например, печень продолжает формировать новые клетки взамен стареющих и умирающих. Хотя деление и рост клеток происходят по всей печени, в других органах есть особая популяция клеток, называемая стволовыми клетками, которые сохраняют способность к делению клеток. Клетки, производящие циркулирующие эритроциты крови млекопитающих, находятся только в костном мозге длинных костей. Они образуют постоянную популяцию делящихся клеток, заменяя эритроциты, которые постоянно умирают и исчезают из кровообращения.

Скорость роста и деления клеток может сильно различаться в разных частях тела. Это дифференциальное увеличение в размерах — главный фактор, определяющий форму организма.

Рост | биология | Britannica

Рост редко бывает случайным. Скорее, это происходит в соответствии с планом, который в конечном итоге определяет размер и форму человека. Рост может быть ограничен особыми участками организма, такими как слои клеток, которые делятся и увеличиваются в размере около кончика побега растения.Или клетки, участвующие в росте, могут широко распространяться по всему организму, как в человеческом эмбрионе. В последнем случае скорость деления клеток и увеличения размера клеток в разных частях различается. То, что характер роста у растений и животных предопределен и регулярен, можно увидеть на примере взрослых особей. Однако у некоторых организмов, особенно у слизистых плесневых грибов, не происходит регулярного роста, и в результате возникает бесформенная цитоплазматическая масса.

Скорость роста различных компонентов организма может иметь важные последствия для его способности адаптироваться к окружающей среде и, следовательно, может играть роль в эволюции.Например, увеличение скорости роста мясистых частей плавника рыбы дало бы возможность рыбе легче адаптироваться к наземной двигательной жизни, чем рыба без этого модифицированного плавника. Без непропорционального роста плавника — в конечном итоге в результате случайных изменений генетического материала (мутаций) — эволюция конечностей посредством естественного отбора была бы невозможна.

Типы роста

В ячейках

Увеличение размера и изменение формы развивающегося организма зависят от увеличения количества и размера клеток, составляющих индивидуум.Увеличение числа клеток происходит за счет точного клеточного репродуктивного механизма, называемого митозом. Во время митоза хромосомы, несущие генетический материал, воспроизводятся в ядре, а затем удвоенные хромосомы точно распределяются между двумя дочерними клетками, причем по одной хромосомы каждого типа передается каждой дочерней клетке. Каждый конец делящейся клетки получает полный набор хромосом, прежде чем концы разделятся. В клетках животных это отщипывание (цитокинез) клеточной мембраны; в клетках растений между новыми клетками образуется новая целлюлозная стенка.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

В течение периода жизни клетки, предшествующего фактическому распределению хромосом, материнская клетка часто увеличивается в два раза по сравнению с первоначальным размером. Таким образом, устанавливается цикл, состоящий из клеточного роста и клеточного деления. Рост клеток — увеличение цитоплазматической массы, числа хромосом и клеточной поверхности — сопровождается клеточным делением, при котором цитоплазматическая масса и хромосомы распределяются между дочерними клетками.Однако увеличение цитоплазматической массы не всегда происходит во время циклов клеточного деления. Например, во время раннего развития эмбриона исходная яйцеклетка, обычно очень большая клетка, претерпевает повторяющиеся серии клеточных делений без каких-либо промежуточных периодов роста; в результате исходная яйцеклетка делится на тысячи мелких клеток. Только после того, как эмбрион сможет получать пищу из окружающей среды, происходит обычный паттерн роста и митоза.

Тот факт, что большинство растительных клеток подвергаются значительному увеличению размера без клеточного деления, является важным различием между ростом растений и животных.Дочерние клетки, возникающие в результате деления клеток за верхушкой корня или побега растения, могут значительно увеличиваться в объеме. Это достигается за счет поглощения воды клетками; вода хранится в центральной полости, называемой вакуолью. Потребление воды создает давление, которое в сочетании с другими факторами оказывает давление на целлюлозные стенки клеток растения, тем самым увеличивая длину, обхват и жесткость (тургор) клеток и растения. У растений большая часть увеличения размера происходит после деления клеток и является результатом, прежде всего, увеличения содержания воды в клетках без значительного увеличения сухой массы.

У очень молодого развивающегося зародыша растения есть множество клеток, распределенных по всей его массе, которые проходят цикл роста и клеточного деления. Однако, как только положение кончика корня, кончика побега и зародышевых листьев устанавливается, возможность клеточного деления ограничивается клетками в определенных областях, называемых меристемами. Один меристематический центр лежит чуть ниже поверхности растущего корня; все увеличение количества ячеек первичного корня происходит в этот момент.Некоторые дочерние клетки остаются на удлиненном конце и продолжают делиться. Другие дочерние клетки, оставшиеся в корне, увеличиваются в длине, что позволяет новому корню глубже проникать в почву. Тот же самый общий план очевиден в растущем побеге высших растений, в котором ограниченная меристематическая область на кончике отвечает за образование клеток листьев и стебля; за этим меристематическим центром происходит удлинение клеток. У молодого проростка вторично развиваются клетки, связанные с сосудистыми нитями флоэмы и ксилемы — тканями, которые переносят воду к листьям из почвы и сахар от листьев к остальным частям растения.Эти клетки могут снова делиться, обеспечивая новый клеточный материал для развития древесного покрова и более сложных сосудистых нитей. Следовательно, рост высших растений — , т. Е. тех аспектов, которые включают как структуру стеблей, листьев и корней, так и увеличение объема, — в первую очередь является результатом деления клеток в меристеме с последующим вторичным увеличением размера из-за поглощения воды. . Эти действия происходят на протяжении всего периода роста растений.

Рост животных более ограничен во времени, чем рост растений, но деление клеток более широко распределяется по всему телу организма.Хотя скорость клеточного деления различается в разных регионах, способность к клеточному делению широко распространена в развивающемся эмбрионе. Увеличение размеров происходит быстро в эмбриональном периоде, продолжается с меньшей скоростью у молодых особей и после этого отсутствует. Однако деление и увеличение размеров клеток продолжаются даже после того, как увеличение общего размера тела больше не происходит. Поскольку эти события уравновешиваются гибелью клеток, увеличение числа клеток после ювенильного периода является в первую очередь феноменом замещения.Увеличение роста у млекопитающих ограничивается прекращением деления клеток и отложением костной ткани в длинных костях. Длительный ювенильный период роста у людей необычен, большинство высших животных достигают зрелого размера вскоре после окончания эмбрионального развития. Некоторые системы органов претерпевают небольшое деление клеток и рост после рождения; например, все половые клетки (предшественники яйцеклеток) самки формируются ко времени рождения. Точно так же все нервные клетки головного мозга формируются к концу эмбрионального периода.Дальнейшее увеличение размеров нервной системы происходит за счет разрастания нервных волокон и отложения на них жирового изоляционного материала. Хотя наибольшее увеличение размера нервных клеток происходит, как и в клетках растений, после прекращения деления клеток, разрастание нервных волокон у животных представляет собой истинное увеличение количества цитоплазмы и клеточной поверхности, а не только поглощение воды.

Некоторые органы сохраняют потенциал для роста и деления клеток на протяжении всей жизни животного.Например, печень продолжает формировать новые клетки взамен стареющих и умирающих. Хотя деление и рост клеток происходят по всей печени, в других органах есть особая популяция клеток, называемая стволовыми клетками, которые сохраняют способность к делению клеток. Клетки, производящие циркулирующие эритроциты крови млекопитающих, находятся только в костном мозге длинных костей. Они образуют постоянную популяцию делящихся клеток, заменяя эритроциты, которые постоянно умирают и исчезают из кровообращения.

Скорость роста и деления клеток может сильно различаться в разных частях тела. Это дифференциальное увеличение в размерах — главный фактор, определяющий форму организма.

Рост | биология | Britannica

Рост редко бывает случайным. Скорее, это происходит в соответствии с планом, который в конечном итоге определяет размер и форму человека. Рост может быть ограничен особыми участками организма, такими как слои клеток, которые делятся и увеличиваются в размере около кончика побега растения.Или клетки, участвующие в росте, могут широко распространяться по всему организму, как в человеческом эмбрионе. В последнем случае скорость деления клеток и увеличения размера клеток в разных частях различается. То, что характер роста у растений и животных предопределен и регулярен, можно увидеть на примере взрослых особей. Однако у некоторых организмов, особенно у слизистых плесневых грибов, не происходит регулярного роста, и в результате возникает бесформенная цитоплазматическая масса.

Скорость роста различных компонентов организма может иметь важные последствия для его способности адаптироваться к окружающей среде и, следовательно, может играть роль в эволюции.Например, увеличение скорости роста мясистых частей плавника рыбы дало бы возможность рыбе легче адаптироваться к наземной двигательной жизни, чем рыба без этого модифицированного плавника. Без непропорционального роста плавника — в конечном итоге в результате случайных изменений генетического материала (мутаций) — эволюция конечностей посредством естественного отбора была бы невозможна.

Типы роста

В ячейках

Увеличение размера и изменение формы развивающегося организма зависят от увеличения количества и размера клеток, составляющих индивидуум.Увеличение числа клеток происходит за счет точного клеточного репродуктивного механизма, называемого митозом. Во время митоза хромосомы, несущие генетический материал, воспроизводятся в ядре, а затем удвоенные хромосомы точно распределяются между двумя дочерними клетками, причем по одной хромосомы каждого типа передается каждой дочерней клетке. Каждый конец делящейся клетки получает полный набор хромосом, прежде чем концы разделятся. В клетках животных это отщипывание (цитокинез) клеточной мембраны; в клетках растений между новыми клетками образуется новая целлюлозная стенка.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

В течение периода жизни клетки, предшествующего фактическому распределению хромосом, материнская клетка часто увеличивается в два раза по сравнению с первоначальным размером. Таким образом, устанавливается цикл, состоящий из клеточного роста и клеточного деления. Рост клеток — увеличение цитоплазматической массы, числа хромосом и клеточной поверхности — сопровождается клеточным делением, при котором цитоплазматическая масса и хромосомы распределяются между дочерними клетками.Однако увеличение цитоплазматической массы не всегда происходит во время циклов клеточного деления. Например, во время раннего развития эмбриона исходная яйцеклетка, обычно очень большая клетка, претерпевает повторяющиеся серии клеточных делений без каких-либо промежуточных периодов роста; в результате исходная яйцеклетка делится на тысячи мелких клеток. Только после того, как эмбрион сможет получать пищу из окружающей среды, происходит обычный паттерн роста и митоза.

Тот факт, что большинство растительных клеток подвергаются значительному увеличению размера без клеточного деления, является важным различием между ростом растений и животных.Дочерние клетки, возникающие в результате деления клеток за верхушкой корня или побега растения, могут значительно увеличиваться в объеме. Это достигается за счет поглощения воды клетками; вода хранится в центральной полости, называемой вакуолью. Потребление воды создает давление, которое в сочетании с другими факторами оказывает давление на целлюлозные стенки клеток растения, тем самым увеличивая длину, обхват и жесткость (тургор) клеток и растения. У растений большая часть увеличения размера происходит после деления клеток и является результатом, прежде всего, увеличения содержания воды в клетках без значительного увеличения сухой массы.

У очень молодого развивающегося зародыша растения есть множество клеток, распределенных по всей его массе, которые проходят цикл роста и клеточного деления. Однако, как только положение кончика корня, кончика побега и зародышевых листьев устанавливается, возможность клеточного деления ограничивается клетками в определенных областях, называемых меристемами. Один меристематический центр лежит чуть ниже поверхности растущего корня; все увеличение количества ячеек первичного корня происходит в этот момент.Некоторые дочерние клетки остаются на удлиненном конце и продолжают делиться. Другие дочерние клетки, оставшиеся в корне, увеличиваются в длине, что позволяет новому корню глубже проникать в почву. Тот же самый общий план очевиден в растущем побеге высших растений, в котором ограниченная меристематическая область на кончике отвечает за образование клеток листьев и стебля; за этим меристематическим центром происходит удлинение клеток. У молодого проростка вторично развиваются клетки, связанные с сосудистыми нитями флоэмы и ксилемы — тканями, которые переносят воду к листьям из почвы и сахар от листьев к остальным частям растения.Эти клетки могут снова делиться, обеспечивая новый клеточный материал для развития древесного покрова и более сложных сосудистых нитей. Следовательно, рост высших растений — , т. Е. тех аспектов, которые включают как структуру стеблей, листьев и корней, так и увеличение объема, — в первую очередь является результатом деления клеток в меристеме с последующим вторичным увеличением размера из-за поглощения воды. . Эти действия происходят на протяжении всего периода роста растений.

Рост животных более ограничен во времени, чем рост растений, но деление клеток более широко распределяется по всему телу организма.Хотя скорость клеточного деления различается в разных регионах, способность к клеточному делению широко распространена в развивающемся эмбрионе. Увеличение размеров происходит быстро в эмбриональном периоде, продолжается с меньшей скоростью у молодых особей и после этого отсутствует. Однако деление и увеличение размеров клеток продолжаются даже после того, как увеличение общего размера тела больше не происходит. Поскольку эти события уравновешиваются гибелью клеток, увеличение числа клеток после ювенильного периода является в первую очередь феноменом замещения.Увеличение роста у млекопитающих ограничивается прекращением деления клеток и отложением костной ткани в длинных костях. Длительный ювенильный период роста у людей необычен, большинство высших животных достигают зрелого размера вскоре после окончания эмбрионального развития. Некоторые системы органов претерпевают небольшое деление клеток и рост после рождения; например, все половые клетки (предшественники яйцеклеток) самки формируются ко времени рождения. Точно так же все нервные клетки головного мозга формируются к концу эмбрионального периода.Дальнейшее увеличение размеров нервной системы происходит за счет разрастания нервных волокон и отложения на них жирового изоляционного материала. Хотя наибольшее увеличение размера нервных клеток происходит, как и в клетках растений, после прекращения деления клеток, разрастание нервных волокон у животных представляет собой истинное увеличение количества цитоплазмы и клеточной поверхности, а не только поглощение воды.

Некоторые органы сохраняют потенциал для роста и деления клеток на протяжении всей жизни животного.Например, печень продолжает формировать новые клетки взамен стареющих и умирающих. Хотя деление и рост клеток происходят по всей печени, в других органах есть особая популяция клеток, называемая стволовыми клетками, которые сохраняют способность к делению клеток. Клетки, производящие циркулирующие эритроциты крови млекопитающих, находятся только в костном мозге длинных костей. Они образуют постоянную популяцию делящихся клеток, заменяя эритроциты, которые постоянно умирают и исчезают из кровообращения.

Скорость роста и деления клеток может сильно различаться в разных частях тела. Это дифференциальное увеличение в размерах — главный фактор, определяющий форму организма.

Быть большим или быстро расти: систематический обзор размеров и роста в младенчестве и последующем ожирении

Цели:

Оценить связь между размером или ростом ребенка и последующим ожирением и определить, была ли какая-либо связь стабильной с течением времени.

Дизайн:

Регулярный обзор.

Источники данных:

Medline, Embase, библиографии включенных исследований, контакты с первыми авторами включенных исследований и другими экспертами.

Критерии включения:

Исследования, в которых оценивалась связь между размером или ростом ребенка в течение первых двух лет жизни и последующим ожирением.

Основной показатель результата:

Ожирение в любом возрасте после младенчества.

Полученные результаты:

Критериям включения соответствовали 24 исследования (22 когортных и два исследования случай-контроль). Из них 18 оценивали взаимосвязь между размером младенца и последующим ожирением, большинство из которых показало, что младенцы, которые были определены как «страдающие ожирением» или которые находились на самом высоком конце распределения по весу или индексу массы тела, подвергались повышенному риску ожирения.По сравнению с младенцами, не страдающими ожирением, у тех, кто страдал ожирением, отношение шансов или относительный риск последующего ожирения составлял от 1,35 до 9,38. Десять исследований оценивали взаимосвязь между ростом ребенка и последующим ожирением, и большинство из них показали, что младенцы, которые росли быстрее, имели повышенный риск ожирения. По сравнению с другими младенцами, у младенцев с быстрым ростом соотношение шансов и относительный риск последующего ожирения составлял от 1,17 до 5,70. Ассоциации были согласованы для ожирения в разном возрасте и для людей, родившихся в период с 1927 по 1994 год.

Выводы:

Младенцы, которые находятся на самом высоком конце распределения по весу или индексу массы тела или которые быстро растут в младенчестве, подвергаются повышенному риску последующего ожирения.

World Population Growth — Our World in Data

Один из главных уроков демографической истории стран состоит в том, что демографические взрывы носят временный характер.Для многих стран демографический переход уже завершился, и, поскольку глобальный коэффициент рождаемости упал вдвое, мы знаем, что мир в целом приближается к концу быстрого роста населения.

Эта визуализация представляет собой большой обзор глобального демографического перехода — с самыми последними данными Отдела народонаселения ООН.

Как мы исследуем в начале статьи о росте населения, население мира росло очень медленно до 1700 года — всего 0.04% в год. На протяжении многих тысячелетий до этого момента в истории очень высокая смертность детей противодействовала высокой рождаемости. Мир находился на первой стадии демографического перехода.

Когда здоровье улучшилось, а смертность снизилась, все быстро изменилось. Особенно в течение ХХ века: за последние 100 лет население мира увеличилось более чем в четыре раза. Как мы видим на графике, рост мирового населения становился все круче и круче, и вы только что пережили самый крутой рост этой кривой.Это также означает, что ваше существование — лишь малая часть причины, по которой эта кривая такая крутая.

Семикратное увеличение населения мира за два столетия усилило влияние человечества на окружающую среду. Обеспечение пространства, продовольствия и ресурсов для большой части населения земного шара таким образом, чтобы оно оставалось устойчивым в отдаленном будущем, без сомнения, является одной из больших и серьезных задач для нашего поколения. Мы не должны ошибаться, недооценивая стоящую перед нами задачу.Да, я ожидаю, что новые поколения внесут свой вклад, но сейчас мы должны обеспечить их. Рост населения по-прежнему быстрый: каждый год рождается 140 миллионов и умирает 58 миллионов — разница в количестве людей, которые мы добавляем к численности населения мира за год: 82 миллиона.

Куда мы пойдем дальше?

Красным цветом показаны ежегодные темпы прироста населения (то есть процентное изменение численности населения за год) мирового населения. Он достиг своего пика около полувека назад. Пик прироста населения был достигнут в 1968 году с ежегодным приростом в 2 человека.1%. С тех пор прирост мирового населения замедлился и сегодня увеличивается чуть более чем на 1% в год. Это замедление роста населения было не только предсказуемым, но и предсказуемым. Как и ожидают демографы (здесь), мир в целом переживает завершение массового демографического перехода.

На этой диаграмме также показано, как Организация Объединенных Наций видит медленное завершение глобального демографического перехода. По мере того как рост населения продолжает снижаться, кривая, представляющая население мира, становится все менее и менее крутой.К концу века — когда рост мирового населения упадет до 0,1% согласно прогнозу ООН — мир будет очень близок к завершению демографического перехода. Трудно узнать динамику населения после 2100 года; он будет зависеть от коэффициента рождаемости, и, как мы обсуждали в нашей статье о коэффициентах рождаемости, рождаемость сначала снижается по мере развития, а затем растет по мере развития. Вопрос будет в том, поднимется ли он выше среднего показателя 2 детей на женщину.

Мир вступает в последнюю фазу демографического перехода, и это означает, что мы не повторим прошлое.Мировое население увеличилось в четыре раза в течение 20-го века, но оно больше не увеличится вдвое в течение этого столетия.

Население мира достигнет размера, который по сравнению с историей человечества будет огромным; если прогнозы ООН точны (у них есть хороший послужной список), население мира увеличится более чем в 10 раз за 250 лет.

Мы на пути к новому балансу. Большой глобальный демографический переход, в который мир вступил более двух веков назад, подходит к концу: это новое равновесие отличается от того, что было в прошлом, когда именно очень высокая смертность сдерживала рост населения.В новом балансе это будет низкая рождаемость, поэтому изменения численности населения будут незначительными.

Контроль размера в клетках млекопитающих включает в себя модуляцию как скорости роста, так и продолжительности клеточного цикла

Измерение объема отдельных клеток в течение полных циклов деления клеток

Гомеостатическое поведение клеток идентифицируется путем оценки взаимосвязи между отдельными клетками между их размерами при входе в митоз и их размер при рождении. Об этой связи никогда не сообщалось для свободно растущих клеток млекопитающих в культуре.

Чтобы установить эту связь, необходимо отслеживать отдельные пролиферирующие клетки и измерять объем одной и той же клетки при рождении и при входе в митоз. Мы реализовали два различных метода для получения этих мер. Во-первых, мы выращивали клетки внутри микроканалов с четко определенной площадью поперечного сечения (дополнительный рис. 1а и ссылка ³⁷ .), Как недавно сообщалось для иммунных клеток ³² . В такой геометрии делящиеся клетки занимали все сечение каналов и имели форму цилиндра, поэтому мы могли определить их объем по их длине.Второй метод, который мы использовали, — это метод измерения исключения флуоресценции (FXm) для измерения объема ^38,39 (рис. 1a, дополнительный фильм 1). В этом методе клетки засевают в камеру известной высоты, и к культуральной среде добавляют флуоресцентный зонд, который не проникает в клетку. Интенсивность флуоресценции обратно пропорциональна высоте клетки, поэтому можно рассчитать точный объем клетки (рис. 1а). В предыдущей работе мы проверили метод FXm и показали, что он позволяет измерять объем одной ячейки, независимо от формы ячейки ^38,39 .Здесь мы оптимизировали метод для долгосрочной регистрации и автоматического анализа популяций растущих клеток (контроли представлены на дополнительном рис. 1b и методе). Этот метод имеет несколько преимуществ (см. Ссылку ⁴⁰ ): по сравнению с микроканалами, он не требует роста клеток в очень замкнутой среде, которая, как считается, ограничивает рост до линейной модели ³² , и это более точно. . Он также дает полные траектории роста отдельных клеток (рис.1b, c и дополнительный рис. 1c). Визуальный осмотр фильмов использовался для определения ключевых точек в цикле деления клеток для каждой отслеживаемой отдельной клетки. Объем при рождении был определен как объем дочерней клетки через 40 минут после начала цитокинеза, в то время как объем при входе в митоз был определен как объем той же клетки за 60 минут до начала следующего цитокинеза (рис. 1b, дополнительный рис. 1d, e. ). Анализ скорости роста как функции размера для большого количества отдельных клеток и клеточных агрегатов показал, что средняя скорость роста линейно увеличивается с размером клетки (дополнительный рис.1е). Это подтверждает, что в среднем клетки росли быстрее, чем линейно, и совместимо с (средним) экспоненциальным режимом роста, как ранее сообщалось в некоторых случаях для свободно растущих клеток ^26,27,29,30 (обратите внимание, что другие режимы роста, которые являются суперлинейными, могут также описывать наши данные, как объяснено в дополнительном примечании 1, но для простоты мы приближаемся к экспоненциальному росту).

Рис. 1

Отслеживание объема отдельной клетки на протяжении всего цикла деления клетки. a Принцип метода измерения объема исключения флуоресценции (FXm).Слева: вид сверху на измерительную камеру, используемую для 50-часовой покадровой съемки (см. Методы). Справа: вид камеры сбоку и принцип измерения. Интенсивность флуоресценции в точке I _{x, y} ячейки пропорциональна высоте камеры за вычетом высоты h _{x, y} ячейки в этой точке. Интенсивность флуоресценции I _max — это интенсивность при известной высоте крыши камеры h _max , где ни один объект не исключает флуоресценцию.Интегрирование интенсивности флуоресценции по площади клетки дает объем клетки V _клетка после калибровки сигнала интенсивности флуоресценции α = ( I _max — I _min ) / h _max (см. Методы). b Последовательные изображения клетки HT29-wt, полученные для FXm. Митоз и роды определяются как моменты времени за 60 минут до и 40 минут после цитокинеза соответственно (см. Методы). Белый пунктирный кружок показывает ячейку, измеренную на рис.1c цветными линиями обозначены моменты времени, выделенные кружками того же цвета на рис. 1c. Время в часах: минутах. Масштабная линейка составляет 20 мкм. c Траектория роста отдельных клеток HT29-wt (объем как функция времени) и ключевые точки измерения (см. Методы). Временные точки, показанные на рис. 1b и подчеркнутые серым, красным или желтым цветом, обозначены точками совпадающего цвета на кривой: серые точки соответствуют объему при входе в митоз, красные точки соответствуют объему при цитокинезе, а желтые точки к объему при рождении.Δ t _TOT — общая продолжительность цикла клеточного деления от рождения до митоза, а Δt _TOT — общий добавленный объем. d Средняя скорость роста для трех независимых экспериментов с клетками HT29-wt. n = 39 (эксп. 1), n = 46 (эксп. 2), n = 47 (эксп. 3). Значения p являются результатом попарного теста t , сравнивающего средние значения. См. Также дополнительный рисунок 1 и дополнительный фильм 1

Мы изучили два типа линий раковых эпителиальных клеток (HT29 дикого типа (HT29-wt) и HT29, экспрессирующие хгеминин-мчерри (HT29-hgem), HeLa, экспрессирующие хгеминин-GFP (HeLa- hgem) и HeLa, экспрессирующие MyrPalm-GFP h3B-mcherry (HeLa-MP)), одну линию злокачественных клеток лимфобластов B (Raji), одну линию незлокачественных анеуплоидных эпителиальных клеток (MDCK, экспрессирующие MyrPalm-GFP (MDCK-MP)) и одна hTERT-иммортализованная эпителиальная клеточная линия (RPE1).Для каждого проведенного эксперимента набор данных проверялся на качество: мы проверили, что распределение объемов при рождении и средняя скорость роста не менялись на протяжении всего эксперимента, и что эти значения не менялись от одного эксперимента к другому (рис. 1d и Дополнительный рис. 1g). Обратите внимание, что мы сохранили один набор данных, который показал значительное, но небольшое уменьшение объема в ходе эксперимента, потому что, несмотря на оптимизацию, мы не смогли избежать некоторой интернализации декстрана этими клетками (дополнительный рис.1g, клетки HeLa-hgem, дополнительный фильм 1). Однако это снижение было ниже 10% в конце экспериментов, продолжавшихся 40 часов, и, таким образом, не могло повлиять на наш анализ. С помощью этих методов мы смогли получить полностью проверенные высококачественные наборы данных об объеме отдельных клеток за полные циклы, которые в дальнейшем можно использовать, чтобы задать элементарные вопросы об объемном гомеостазе для пролиферирующих культивируемых клеток млекопитающих.

В клетках млекопитающих наблюдается почти сумматорное поведение

Эффективное гомеостатическое поведение может быть оценено феноменологически путем количественной оценки связи между добавленным объемом во время клеточного цикла и объемом при рождении (рис.2а). Если клетки удваивают свой объем (т. Е. В случае экспоненциально растущих клеток с таймером), добавленный объем равен объему при рождении, таким образом, два значения линейно коррелируют с наклоном 1, а конечный объем по сравнению с начальным. график показывает наклон 2. С другой стороны, если ячейки идеально корректируют различия в размере (размер), добавленный объем меньше для более крупных ячеек, и наклон этого графика отрицательный, в то время как окончательный объем идентичен для все ячейки независимо от их исходного объема.

Рис. 2

Сумматорное или почти суммирующее поведение в культивируемых клетках млекопитающих. a Слева: общий объем, увеличенный за один цикл деления клетки Δt _TOT по сравнению с объемом при рождении V _{при рождении} для клеток HT29 дикого типа ( N = 3). Справа: объем при митозе V _митоз по сравнению с V _{при рождении} . Пунктирные серые линии показывают ожидаемые тенденции в случае измерителя, сумматора и таймера. Синие линии: линейная аппроксимация группированных данных, взвешенных по количеству наблюдений в каждой ячейке. b Левый график: график зависимости объема при митозе от объема при рождении, пересчитанный на средний объем при митозе для различных линий культивированных клеток млекопитающих. Идеальные наклоны для стереотипного гомеостатического поведения показаны черными и серыми линиями. Точки — это средние интервалы (см. Дополнительный рис. 2b для эквивалентных графиков с одиночными точками). Для каждого типа клеток выполняется линейная аппроксимация V _митоз = aV _{рождение} + b для интервалов, взвешенных по количеству наблюдений в каждом интервале.Правая таблица: оценки линейной регрессии для каждого типа ячеек: a (коэффициент наклона), s.e. a (стандартная ошибка для a ), b (пересечение наклона). Также указаны теоретические коэффициенты наклона и точки пересечения, ожидаемые в случае измерителя, сумматора или таймера. L1210 представляют собой лимфобластоидные клетки мыши из исх. ³³ . Помимо плавучей массы клеток L1210, данные представляют собой объемы, полученные с помощью методов FXm или микроканалов). c Вверху: схема клетки, заключенной в микроканал (ядро выделено красным цветом).Внизу: последовательные изображения асимметрично делящихся клеток HeLa, экспрессирующих MyrPalm-GFP (плазматическая мембрана, зеленый цвет) и Histon2B-mcherry (ядро, красный цвет), растущих внутри микроканала. Контуры интересующей ячейки и ее дочерних элементов показаны белыми пунктирными линиями. Дочерние клетки обозначены сплошными белыми полосами. Масштабная линейка составляет 20 мкм. Время — часы: минуты. d Соотношение объемов в парах сестринских клеток при рождении и митозе для клеток MDCK-MP и HeLa-MP, растущих внутри микроканалов.Контроль в неограниченном состоянии соответствует клеткам HeLa-hgem, измеренным с помощью FXm. Был проведен знаковый ранговый тест Уилкоксона, чтобы проверить, что среднее соотношение было ниже от рождения до митоза в каждом состоянии. См. Также дополнительный рисунок 2 и дополнительный ролик 2

Шесть типов клеток, которые мы проанализировали (HT29, HeLa, MDCK, Raji, RPE1 и L1210), не вели себя ни как таймеры, ни как измерители (дополнительный рисунок 2a-c). За исключением клеток Раджи, которые показали большой разброс добавленных объемов и для которых добавленный объем положительно коррелировал с объемом при рождении (дополнительный рис.2a), вместо этого мы обнаружили, что добавленный объем не показал корреляции (HT29-hgem, HeLa-hgem, HeLa-MP и MDCK-MP) или слабой отрицательной корреляции (HT29-wt и RPE1) с объемом при рождении (рис. 2a). , Дополнительный рис. 2а). Соответственно, объем при входе в митоз был линейно коррелирован с объемом при рождении с наклоном от 0,7 до 1,2 (рис. 2b, дополнительный рис. 2b). Это наблюдение было также воспроизведено при анализе ранее опубликованных результатов, полученных на лимфобластоидных клетках L1210 (любезно предоставленных авторами ³⁰ ).(Обратите внимание, что на масштабированном графике, показанном на рис. 2b, RPE1 и HeLa-hgem не перекрываются с другими наборами данных, потому что они отображали более низкий общий коэффициент удвоения V _митоз / V _{рождение} (обсуждается в Методах и дополнительный рис. 2d)). Таким образом, за исключением клеток Raji, пять из шести исследованных здесь клеточных линий показали сумматорный или почти сумматорный тип гомеостатического поведения, напоминающий то, что уже было описано для нескольких видов бактерий и зачатков почкующихся дрожжевых клеток ^{7, 8,11} .

У бактерий эта слабая форма объемного гомеостаза, как было показано, компенсирует асимметрию в размерах, возникающую при делении ^5,7 . Прямой прогноз состоит в том, что после асимметричного деления разница в размерах двух дочерних клеток будет уменьшена вдвое в следующем цикле, но не полностью исправлена. Чтобы подтвердить наблюдение почти сумматора в клетках с большой асимметрией по размеру, мы искусственно индуцировали асимметричные деления, выращивая два разных типа клеток (HeLa и MDCK) внутри микроканалов (дополнительный рис.1а, дополнительный фильм 2). Конфайнмент предотвращает митотическое округление, которое ведет к ошибкам в позиционировании митотического веретена и в конечном итоге генерирует неравномерное деление материнской клетки (Fig. 2c, d, refs. ^37,41 ). Затем мы сравнили асимметрию объема при рождении и при следующем митозе между парами дочерних клеток. Для обоих типов клеток уровень объемной асимметрии при рождении был выше в каналах, чем в клетках, которые делятся вне каналов, и значительно снижался при входе в следующий митоз, но не полностью компенсировался (рис.2d), как и предсказывает поведение, близкое к сумматору. В заключение, этот первый анализ показал, что большинство культивируемых линий клеток млекопитающих демонстрируют поведение, близкое к суммированию.

Первичные клетки человека ведут себя как почти сумматор

Затем мы задались вопросом, распространяется ли наблюдение за сумматором на первичные клетки, и повторили наши эксперименты на нормальных ассоциированных фибробластах (NAF) и нормальных эпидермальных фибробластах человека (NHDF). Эти клетки происходят из здоровых тканей пациентов и обладают тем преимуществом, что не подвергаются мутации по каким-либо путям роста или клеточного цикла.Однако они представляют собой сложную экспериментальную систему, потому что они очень разнородны и находятся вне устойчивого состояния в культуре, где они постепенно перестают делиться. Как и ожидалось, NAF и NHDF сильно различались как по продолжительности клеточного цикла, так и по распределению объема (дополнительный рис. 3a-c). В камерах FXm они также показали низкий общий коэффициент удвоения 〈 V _митоз / V _{рождение} 〉, который варьировался от 1,5 до 1,6 (рис. 3a), что указывает на то, что они не были в стабильном состоянии (см. Методы и дополнительный рис.3д-е). Однако оставалось возможным охарактеризовать их гомеостатическое поведение. Анализ взаимосвязи между объемом при митозе и объемом при рождении показал, что NHDF и три различных образца NAF, аналогичные иммортализованным клеточным линиям, все вели себя как сумматор или почти сумматор (рис. 3b, дополнительный рис. 3g-j).

Рис. 3

Поведение, близкое к суммирующему в первичных клетках человека. — прямоугольная диаграмма , показывающая распределение сверхрепликативного роста (объем при митозе, деленный на объем при рождении) для трех образцов первичных клеток NAF и NHDF.NAF-A :, n = 48, N = 2; NAF-B: n = 53, N = 2; NAF-C: n = 53, N = 2; NHDF: n = 56, N = 3. b Объем митоза как функция объема при рождении для трех образцов первичных клеток NAF и NHDF. Пунктирные линии представляют собой визуальные ориентиры для таймера таймера (при условии экспоненциального роста, наклон = 〈 V _митоз / V _{G1 / S} 〉, точка пересечения = 0), сумматор (наклон = 1, точка пересечения = 〈Δ V _{S − G2} 〉) и измеритель (наклон = 0, пересечение = 〈 V _митоз 〉).Сплошные линии представляют линейные соответствия на ячейках (цветные квадраты), взвешенные по количеству наблюдений в каждой ячейке

В заключение, сумматор или почти сумматор является наиболее распространенным гомеостатическим поведением, наблюдаемым в различных иммортализованных и первичных клетках млекопитающих. Важно отметить, что почти сумматор, наблюдаемый на феноменологическом уровне, не обязательно подразумевает существование молекулярного механизма «подсчета» добавленного объема. Самые последние открытия одноклеточных организмов вместо этого предполагают, что почти сумматор может возникать в результате комбинации нескольких механизмов, действующих параллельно или последовательно во время клеточного цикла ⁴² .

Модуляция продолжительности G1 способствует контролю размера

Модуляции продолжительности клеточного цикла как функции размера являются основой регуляции размера у одноклеточных организмов. В клетках животных, как и в почкующихся дрожжах ^{33,43,44,45,46} , косвенные подходы на уровне популяции предполагают, что модуляция продолжительности G1 важна для контроля размера ^{21,23 , 36} и что это происходит через Путь p38-MAPK ³⁶ . Недавние прямые измерения подтвердили эту гипотезу с использованием заключения внутри микроканалов ³² , системы, которая заставляла клетки расти линейно и не позволяла изучать гомеостатическое поведение в S-G2 или в течение всего клеточного цикла.Следовательно, эти точки еще предстоит исследовать для клеток, которые растут в обычных условиях культивирования, таких как камеры FXm, где клетки росли экспоненциально (дополнительный рис. 1f).

Чтобы исследовать вклад модуляции продолжительности фазы G1 и S / G2 в контроль размера, мы объединили измерения клеточного объема на клетках HT29 и HeLa с классическим маркером фаз клеточного цикла, hgeminin, который накапливается в ядре клетки в S- вход фазы ⁴⁷ (рис. 4а, дополнительный рис.4а и дополнительный фильм 3). HeLa, экспрессирующий hgeminin-mcherry (HeLa-hgem), в среднем, циклически изменялся быстрее, чем HT29, экспрессирующий hgeminin-mcherry (HT29-hgem) (фиг. 4b). Это различие было в основном следствием более длительной и более изменчивой фазы G1 в HT29-hgem (HT29-hgem, CV = 53%, HeLa-hgem, CV = 18%), в то время как продолжительность S-G2 незначительно варьировалась для обоих типов клеток ( HT29-hgem, CV = 18%, HeLa-hgem, CV = 17%) (рис. 4b, дополнительный рис. 4b).

Рис. 4

Модуляция продолжительности G1 как функция объема при рождении.a Последовательные изображения клеток HT29, экспрессирующих hgeminin-mcherry (верхний ряд) в камере FXm (нижний ряд). Правый график показывает количественное определение хгеминина-черри в клетке как функцию времени. Нулевое время соответствует митозу. Белая вертикальная пунктирная линия и стрелки указывают время, в которое становится обнаруживаемым хгеминин-черри. Фаза G1 (красная линия) охватывает период от рождения до появления хгеминина (переход G1 / S) и фазы S-G2 (зеленая линия) от G1 / S до следующего входа в митоз. Масштабная линейка составляет 20 мкм.Время в часах: минутах. b Оценка плотности ядра продолжительности Δt фазы G1 (красный), фазы S-G2 (зеленый) и общего клеточного цикла (синий) как для HT29-hgem, так и для HeLa-hgem. CV — коэффициент вариации (в%). c , d Продолжительность фазы G1, Δ t _G1 как функция логарифма объема при рождении ( V _{при рождении} ) для HT29-hgem ( N = 4) ( c ) и HeLa-hgem ( N = 2) ( d ).Красная пунктирная линия и серая область являются визуальным ориентиром для минимальной продолжительности G1 около 4 часов. e , f Общий добавленный объем в G1 Δ V _G1 как функция объема при рождении ( V _{при рождении} ) для HT29-hgem ( N = 4) ( e ) и HeLa-hgem ( N = 2) ( f ). г , ч Объем в G1 / S ( V _{G1 / S} ) в сравнении с объемом при рождении ( V _{при рождении} ) для HT29-hgem ( N = 4) ( г ) и HeLa-hgem ( N = 2) ( h ).Пунктирные серые линии показывают ожидаемую тенденцию в случае таймера (наклон = 〈 V _{G 1/ S} / V _{рождение} 〉, перехват = 0), сумматор ( наклон = 1, точка пересечения = 〈 V _{G 1/ S} 〉) и измеритель (наклон = 0, точка пересечения = 〈 V _{G 1/ S} 〉). i , j График кумулятивной частоты интервалов продолжительности G1 для трех диапазонов объемов при рождении V _{рождение} для HT29-hgem ( i ) ( N = 4) и HeLa-hgem ( j ) ( N = 2).Пунктирная линия и серая область являются визуальным ориентиром для минимальной продолжительности G1 около 4 часов. Для графиков в c — h , индивидуальные измерения ячеек (точки) и медианные интервалы (квадраты) ± стандартное отклонение. (полосы) показаны. Сплошные линии — это линейные регрессии для средних интервалов, взвешенные по количеству наблюдений в каждом интервале. См. Также дополнительный рисунок 4 и дополнительный ролик 3

Несмотря на эту количественную разницу в средней продолжительности G1, HT29-hgem и HeLa-hgem качественно отображали общие черты.Для обоих типов клеток продолжительность G1 и добавленный объем в G1 отрицательно коррелировали с объемом клеток при рождении (Fig. 4c-f), что указывает на существование контроля размера посредством модуляции продолжительности G1. Соответственно, объем в конце G1 в зависимости от объема при рождении показал наклон ниже 1 (HT29-hgem: a = 0,71 ± 0,01, HeLa-hgem: a = 0,69 ± 0,01, наклон ± стандартная ошибка), предполагая промежуточную силу контроля размера между сумматором и измерителем (рис. 4g, h).

Этот анализ также предполагает, что существует минимальная продолжительность фазы G1, наблюдение, которое воспроизводит недавние результаты в микроканалах ³² . Действительно, для HT29-hgem клетки меньшего размера показали более широкий разброс продолжительности G1, в то время как более крупные клетки имели тенденцию проводить только минимальное время в G1 (около 4 часов) (рис. 4c). Это хорошо иллюстрируют кумулятивные функции распределения времени, проведенного в G1 для трех диапазонов объемов при рождении (рис. 4i). HeLa-hgem, который в среднем работает быстрее, кажется, по сравнению с клетками HT29-hgem, для всего цикла очень близким к аналогичной минимальной продолжительности G1 (около 4 ч) (рис.4г – к).

В совокупности эти результаты свидетельствуют о контроле размера промежуточной мощности между сумматором и измерителем в G1, который включает модуляцию длительности G1. Кроме того, модуляция синхронизации G1 оказывается ограниченной из-за наличия минимальной длительности G1.

Модуляция длительности S-G2 в HeLa, но не HT29

Чтобы проверить наличие контроля размера в S-G2, мы повторили тот же анализ, что и в G1. Для клеток HT29-hgem продолжительность S-G2 не коррелировала с объемом при G1 / S (рис.5a) и показали небольшие вариации от клетки к клетке (рис. 4b). Обычно это указывает на поведение «таймера». Как и ожидалось из комбинации таймера и экспоненциального роста, мы обнаружили положительную корреляцию между добавленным объемом в S-G2 и объемом при переходе G1 / S (рис. 5b) и наклоном объема при митозе по сравнению с объемом при G1 / S был очень близок к ожидаемому наклону для таймера (дополнительный рис. 5a). Клетки HeLa-hgem показали другое поведение. Для этих ячеек длительность S-G2 отрицательно коррелировала с объемом на переходе G1 / S (рис.5c), а добавленный объем в S-G2 не коррелировал с объемом в G1 / S (рис. 5d). Следовательно, эти клетки демонстрируют поведение, близкое к суммированию в S-G2, что подтверждается графиком объема при митозе по сравнению с объемом при G1 / S (дополнительный рис. 5b).

Рис. 5

Продолжительность S-G2 отрицательно коррелирует с объемом в G1 / S в клетке HeLa, но не в клетке HT29. a Продолжительность фазы S-G2, Δ t _{S− G 2} в зависимости от логарифма объема при переходе G1 / S ( V _{G1 / S} ) для HT29-hgem ( N = 4). b Добавленный объем в фазе S-G2, Δ V _{S — G 2} в зависимости от объема при переходе G1 / S ( V _{G1 / S} ) для HT29-hgem ( N = 4). c Продолжительность фазы S-G2, Δ t _{S — G 2} в зависимости от логарифма объема при переходе G1 / S ( V _{G − S} ) для HeLa-hgem ( N = 2). d Дополнительный объем в фазе S-G2, Δ V _{S — G 2} vs.объем на переходе G1 / S ( V _{G1 / S} ) для HeLa-hgem ( N = 2). e , f Дополнительный объем в S-G2, Δ V _{S — G 2} по сравнению с добавленным объемом в G1 ( V _G1 ) для HT29-hgem ( N = 4) ( e ) и HeLa-hgem ( N = 2) ( f ). Пунктирная черная линия представляет наклон, ожидаемый в случае механического сумматора, где: Δ V _{S — G 2} = 〈Δ V _TOT 〉 −Δ V _{G 1} (наклон -1). г , ч Добавленный объем во всем клеточном цикле Δ V _TOT по сравнению с объемом при рождении (V _{при рождении} ) для HT29-hgem ( N = 4) ( г ) и HeLa-hgem ( N = 2) ( f ). Для всех графиков на этом рисунке размеры отдельных ячеек (точки) и медианные интервалы (квадраты) ± стандартное отклонение. (полосы) показаны. Сплошная линия — это линейная регрессия для средних интервалов, взвешенная по количеству наблюдений в каждом интервале. См. Также дополнительный рисунок 5

Наше наблюдение некоторого контроля размера в S-G2 в клетках HeLa нельзя сравнивать с предыдущими результатами, которые были сосредоточены только на контроле размера в G1 ^21,23,32 .Следуя стратегии, предложенной Chandler-Brown и соавторами ⁴⁵ , мы проверили гипотезу о «механистическом сумматоре», то есть о том, что процесс, ограничивающий скорость завершения клеточного цикла, представляет собой добавление почти постоянного объема от рождения до митоз. Поскольку в этой гипотезе добавленный объем в S-G2 должен идеально соответствовать добавленному объему в G1, так что Δ V _{G 1} + Δ V _{S − G 2} = Δ V _tot = Константа, можно проверить соотношение Δ V _{S − G 1} и Δ V _{G 1} , и наклон -1 будет соответствовать механистическому сумматору ⁴⁵ .В отличие от почкующихся дрожжей, как для HT29-hgem, так и для HeLa-hgem (рис. 5e, f), наклон в целом был отрицательным и следовал тенденции, которая могла быть совместима с предсказанием механического сумматора, за исключением нескольких сильных выбросов в HT29- клетки hgem.

Таким образом, наш анализ роста в S-G2 выявил неожиданную роль модуляции продолжительности S-G2 для контроля размера в клетках HeLa, тогда как S-G2 был ближе к таймеру в клетках HT29. Независимо от того, является ли этот дополнительный механизм контроля размера зависимым от типа клеток или, скорее, специфичным для быстрорастущих клеток, потребуется дальнейшее исследование.Взятые вместе с анализом фазы G1 (рис.4), эти результаты показывают, что модуляция длительности G1 и / или S-G2 способствует контролю размера в клетках, которые в среднем растут экспоненциально, но что два изученных нами типа клеток по-разному зависят от эти механизмы для достижения аналогичного эффективного поведения «почти сумматора» (рис. 5g, h).

Крупные клетки не адаптируют длительность G1

На рис. 4 показан нижний предел продолжительности фазы G1 для самых крупных клеток HT29-hgem (рис. 4c – i) и быстро меняющихся клеток HeLa-hgem (рис.4d – j), это означает, что если бы рост был экспоненциальным, а механизм гомеостаза ограничивался модуляциями времени, то было бы невозможно иметь гомеостаз в G1 для более крупных клеток. Чтобы дополнительно проверить это, мы получили более крупные клетки при рождении путем остановки клеток HeLa-hgem с использованием Росковитина, ингибитора основных интерфазных циклинзависимых киназ, таких как Cdk2 ⁴⁸ . После 48-часового блока с Росковитином препарат промывали и клетки вводили в камеру для измерения объема (рис. 6а, дополнительный фильм 4).Клетки, обработанные Росковитином, были в среднем в 1,7 раза больше, чем контрольные (рис. 6b, верхняя гистограмма). Анализ устойчивости и гомеостатического поведения в S-G2 показан на дополнительном рис. 6a-d, поскольку мы сосредоточены здесь на контроле в G1. Как и ожидалось, большие клетки, обработанные Росковитином, демонстрировали более короткую продолжительность G1 (фиг. 6b, правая гистограмма) и в среднем были ближе к минимальной продолжительности G1 (около 4 часов), независимо от их объема при рождении (фиг. 6b). Удивительно, но большие клетки, обработанные Росковитином, которые утратили модуляцию G1, росли во время G1 на постоянную величину, которая не зависела от их объема при рождении и в среднем соответствовала таковому в контрольном состоянии (тест Welch t , сравнивающий средние значения , п = 0.2423) (рис. 6в).

Рис. 6

Коррекция размера путем модуляции скорости роста в контрольных и аномальных больших клетках Hela. a Примеры траекторий роста отдельных клеток для клеток HeLa-hgem, контрольных («ctrl») или после вымывания после лечения Росковитином («rosco») в зависимости от времени от рождения. b Продолжительность G1, Δt _G1 как функция логарифма объема при рождении ( V _{при рождении} ) для клеток HeLa-hgem. Результаты линейной аппроксимации: контроль: a = -4 ± 0.1, p = 1 * 10 ⁻⁹⁰ , R ² = 0,888, n = 199, N = 2; Росковитин: a = 0 ± 0,2, R ² = 0,019, p = 1, n = 120, N = 3. Красная пунктирная линия и серая область являются визуальным ориентиром для минимального G1. продолжительность. Вверху: ядерные оценки объема при рождении; контроль: 〈log V _{рождение} 〉 = 7,37, n = 231, N = 2; Росковитин: 〈log V _{рождение} 〉 = 7.86, n = 136; Тест Welch t , сравнивающий средние значения: p = 2,2 × 10 ⁻¹⁶ . Справа: оценки ядра Δ t _G1 ; контроль: 〈Δ t _G1 〉 = 7,0 ч., n = 201, N = 2; Росковитин: 〈Δ t _G1 〉 = 6,1 ч, n = 124, N = 3; Тест Welch t , сравнивающий средние значения: p = 6,5 × 10 ⁻⁷ . c Добавленный объем в G1 (Δ V _G1 ) vs.объем при рождении для клеток HeLa-hgem. Результаты линейной аппроксимации: контроль: a = -0,25 ± 0,01, p = 1 × 10 ^-46 , R ² = 0,706, n = 178, N = 2; Росковитин (красная линия): a = 0,1 ± 0,02, p = 0,1, R ² = 0,046, n = 108, N = 3. Пунктирные линии представляют средний добавленный объем в G1. для контроля (〈Δ V _G1 〉 = 350 мкм ³ , n = 178) и Росковитин (〈Δ V _G1 〉 = 390 мкм ³ , n 108) состояние.Справа: оценки ядра Δ V _G1 . Тест Велча т , сравнивающий средний добавленный объем: p = 0,2423. d Мгновенная скорость роста d v / d t в G1 как функция объема, с двумерной плотностью ядер (концентрические круги) и средними ячейками для контроля ( n = 119, N = 1) и Росковитин ( n = 49, N = 2) условия. Результаты линейной аппроксимации, контроль: a = 0.0489 ± 0,0005, p ≈0, R ² = 0,78; Росковитин: a = 0,047 ± 0,002, p = 1 × 10 ⁻¹³⁷ , R ² = 0,49. e Вверху: плотность ядра в объеме при рождении для контрольных и обработанных росковитином клеток HeLa-hgem, сгруппированных вместе. Столбцы представляют 20 и 80% процентили и определяют три группы: ячейки в пределах процентиля 0–20% (синий), 20–80% процентиля (оранжевый) и 80–100% процентиля (зеленый). Внизу: те же данные, что и d , но для трех групп, проанализированных отдельно.Результаты линейных соответствий (линии) средних интервалов (точки) для каждой группы с nc (количество контрольных клеток) и nr (количество клеток, обработанных роковитином): 0–20%: a = 0,119 ± 0,008, p = 4,1 × 10 ⁻⁵ , R ² = 0,98, nc = 24, nr = 0; 20–80%: a = 0,072 ± 0,009, p = 4,88 × 10 ⁻⁵ , R ² = 0,90, nc = 60, nr = 15; 80–100%: a = 0,05 ± 0,01, p = 0,00192, R ² = 0.43, nc = 3, nr = 24. Для b — d контрольное состояние («ctrl») выделено серым цветом, а состояние, обработанное Росковитином («rosco») — красным. Измерения отдельных ячеек (точки), а также медианы ( c , d ) или средних ( d ) интервалов (ctrl: квадраты, rosco: треугольники) и s.d. (полосы) показаны. Сплошные линии показывают линейную регрессию для интервалов, взвешенную по количеству событий в каждом интервале. a всегда задается как наклон ± стандартная ошибка. См. Также дополнительные рисунки 6 и 7, дополнительный ролик 4

Модуляции скорости роста вносят вклад в коррекцию размера

Если длительность G1 не модулируется, альтернативным механизмом управления размером может быть модуляция скорости роста.Чтобы оценить режим роста клеток в этом эксперименте, мы проанализировали кривые роста отдельных клеток в G1 и посмотрели, как мгновенная скорость роста (то есть скорость роста, измеренная за короткие периоды времени, d t = 90 мин) коррелировала с объем в течение этого периода времени (см. Метод и дополнительный рис. 7a-c). Это показало, что как для контрольных, так и для обработанных росковитином клеток и для всего диапазона объемов скорость роста в G1 линейно увеличивалась с объемом, что совместимо с экспоненциальным режимом роста даже для самых крупных клеток (рис.6d для G1, дополнительный рисунок 7d, e для S-G2 и полного клеточного цикла и дополнительный рисунок 7f относительно перехода G1 / S). Таким образом, модуляция роста, которая приводит к контролю размера крупных клеток, должна быть более сложной, чем простой переход в линейный режим роста.

Чтобы лучше охарактеризовать модуляцию потенциальной скорости роста, мы сгруппировали Росковитин и контрольные клетки и повторили график мгновенной скорости роста как функции объема, как на рис. 6d, но определили три подгруппы клеток, содержащие: (i) 20 клеток. % самых маленьких клеток при рождении, (ii) клеток среднего размера и (iii) 80% самых крупных клеток при рождении (рис.6д). Напомним, что наклон такого графика по определению указывает на скорость роста клеток. Этот анализ показал, что, хотя для всех диапазонов размера при рождении рост был совместим с экспоненциальным, наклон скорости роста по сравнению с объемом уменьшался для большего размера при рождении, что свидетельствует о более низкой скорости роста для клеток, рожденных более крупными (рис. 6e). Этот вывод остается верным даже без условия Росковитина, поскольку первые две группы клеток (20% клеток наименьшего и среднего размера) содержали большинство клеток из контрольного состояния.

В заключение, большие клетки HeLa, обработанные Росковитином, дают дополнительные доказательства минимальной продолжительности G1 (Рис. 6b), уже предполагаемой результатами в контрольных клетках HeLa (Рис. 4d – j) и HT29 (Рис. 4c – i). Более того, этот эксперимент представляет собой прямой пример клеток, для которых модуляция скорости роста в G1 как функция объема при рождении может способствовать контролю размера.

Математическая основа для сравнения контроля размера у разных организмов

Наши результаты показывают доказательства временной модуляции в G1, что согласуется с недавними выводами ^32,36 и напрямую поддерживает гипотезу о том, что модуляция скорости роста также может способствовать гомеостазу размеров ^{24 , 25} .Чтобы понять соответствующий вклад роста и временной модуляции в эффективный гомеостатический процесс, мы построили общую математическую схему, которая позволила нам провести сравнительный анализ механизмов гомеостаза размера в клетках млекопитающих и одноклеточных организмах. Наша модель (подробно описанная в дополнительном примечании 1) предполагает, что клетки растут экспоненциально, что соответствует усредненному поведению, которое мы наблюдали в нашем наборе данных, и принимают скорость, выбранную стохастически из распределения вероятностей.Этот показатель может зависеть от объема при рождении (и, следовательно, способствовать коррекции размера). Точно так же продолжительность клеточного цикла может быть выбрана на основе объема при рождении и имеет стохастический компонент. Корреляции между скоростью роста, продолжительностью клеточного цикла и размером при рождении учитываются в линейном порядке, мотивированном тем фактом, что такие линейные корреляции могут объяснить большинство закономерностей в существующих данных (по крайней мере, для бактерий ⁴⁹ ). Полученная модель способна охарактеризовать совместную коррекцию размера по времени и модуляции скорости роста с небольшим количеством параметров.

Первый параметр, λ , описывает, как общий относительный рост (log ( V _митоз / V _{при рождении} )) зависит от объема при рождении. Если λ = 1, система ведет себя как измеритель размера, если он равен 0,5, это сумматор, а если он равен 0, управления размером вообще нет (в среднем ячейки делятся, когда они удваивают свой начальный объем). Этот параметр можно описать для каждого набора данных, выполнив линейную регрессию на графике логарифма ( V _митоз / V _{рождение} ) vs.журнал ( V _{рождение} ) (рис. 7a и уравнение 5 в дополнительном примечании 1). Второй параметр, θ , описывает, как продолжительность клеточного цикла зависит от объема при рождении. Этот параметр можно описать для каждого набора данных, выполнив линейную регрессию на графике продолжительности клеточного цикла ( τ = Δ T ) от журнала ( V _{рождение} ) (рис. 7b и уравнение 6 в дополнительном примечании 1). Если эта корреляция отрицательная (которая по выбору соответствует положительному значению параметра, предназначенного для описания силы коррекции), это означает, что более крупные ячейки будут иметь тенденцию делиться за более короткое время, следовательно, модуляция синхронизации способствует увеличению размера. исправление.Наконец, третий параметр, γ , описывает связь между начальным размером и изменением скорости роста по отношению к его среднему значению. Точно так же, если γ положительный, модуляция скорости роста положительно влияет на контроль размера (рис. 7c, уравнение 4 в дополнительном примечании 1). γ может быть получен линейной регрессией при наличии соответствующих измерений (в наборах данных по бактериям ^8,50,52,52 ) или оценен по значениям λ и θ для дрожжевых и животных клеток. наборы данных, в которых не было данных о скорости роста отдельных клеток.Достоверность этой оценки была проверена на наборах данных о бактериях (дополнительный рис. 8a-b и дополнительное примечание 1).

Рис. 7

Вклад роста и временной модуляции в общий контроль размера. a Репликативный рост, log ( V _митоз / V _{рождение} ) в зависимости от логарифма объема при рождении ( V _{рождение} ) для клеток HT29-wt. Коэффициент наклона линейной регрессии дает — λ и указывает на силу контроля эффективного размера (- λ = -0.5 ± 0,002, R ² = 0,85, n = 132, N = 3). b Продолжительность клеточного цикла τ по сравнению с логарифмом исходного объема ( V _{рождение} ) для клеток HT29-wt. Коэффициент наклона линейной регрессии дает — 〈 τ 〉 〈 θ 〉, с 〈 τ 〉 средней продолжительностью клеточного цикла и θ силой контроля с помощью временной модуляции. Положительное значение θ соответствует положительному влиянию на контроль размера (〈- τ 〉 θ = −7 ± 0.2, R ² = 0,88, n = 163, N = 3. c Скорость роста α в зависимости от объема в журнале рождения ( V _{при рождении} ), для набора данных на бактерии из исх. ⁵¹ . Коэффициент наклона линейной регрессии дает — 〈 α 〉 〈 γ 〉, где 〈 α 〉 средняя скорость роста и γ контроль из-за модуляций скорости роста. Положительное значение γ соответствует положительному влиянию на контроль размера (- 〈 α 〉 γ = -0.0005 ± 0,0002, R ² = 0,06, n = 2107). d Слева: график θ 〈 τ 〉 〈 α 〉 по сравнению с γ 〈 τ 〉 〈 α 〉 для набора данных бактерий, показанного на рис. 7c. Положительные значения по осям y и x соответствуют положительному влиянию на контроль размера через модуляцию времени или роста соответственно. Справа: график θ, умноженный на 〈 G 〉, средний репликативный рост 〈 G 〉 = 〈log ( V _митоз ) / log ( V _{при рождении} )〉, vs. γ , умноженное на 〈 G 〉 для клеток HT29-wt, показанных в a и b . e Сравнение наборов данных для бактерий (данные из ссылок ^{8, 51,49,52} ) и дрожжей (данные из ссылок ^{11, 16} ), построенных как в d . Каждая точка соответствует разным условиям роста (см. Дополнительный рис. 8d). f Сравнение наборов данных для клеток животных (наши результаты и данные из ссылки ³⁰ .), Построенные, как на рис. 8d. a , b , c Точки представляют собой измерения отдельных ячеек, квадраты с полосами ошибок представляют собой средние интервалы с стандартным отклонением, а черные линии показывают линейную регрессию, выполненную для средних интервалов, взвешенных по количеству наблюдений в каждом интервале. d — f Пунктирными линиями обозначен порог, выше которого модуляция времени (горизонтальная линия) и модуляция роста (вертикальная линия) положительно влияют на контроль размера. Значения даны как наклон ± стандартная ошибка. См. Также дополнительный рисунок 8

Эти три параметра связаны соотношением баланса, которое описывает тот факт, что общая коррекция размера является результатом комбинации коррекции времени и скорости роста (см. Также дополнительное примечание 1).

$$ {\ lambda} = {\ mathrm {\ theta}} \ left \ langle \ alpha \ right \ rangle \ left \ langle \ tau \ right \ rangle + {\ mathrm {\ gamma}} \ left \ langle \ alpha \ right \ rangle \ left \ langle \ tau \ right \ rangle $$

(1)

Каждую линию ячеек и состояние можно охарактеризовать одним значением для каждого параметра и, таким образом, одной точкой на графике, который показывает γ в сравнении с θ (рис. 7d). Дополнительные (менее важные здесь) параметры касаются внутренней стохастичности продолжительности клеточного цикла, скорости роста и чистого роста (см. Дополнительную информацию).Для эукариот, у которых скорость роста 〈 α 〉 затруднена, продукт 〈 α 〉 〈 τ 〉 был аппроксимирован следующим образом:

$$ \ left \ langle \ alpha \ right \ rangle \ left \ langle \ tau \ right \ rangle \ приблизительно \ left \ langle G \ right \ rangle = \ left \ langle {{\ mathrm {log}} \ left ({V _ {\ mathrm {mitosis}}} \ right) {\ mathrm { / log}} \ left ({V _ {\ mathrm {Birth}}} \ right)} \ right \ rangle $$

(2)

(рис. 7г, справа). Достоверность этой нормализации была проверена на бактериях (дополнительный рис.8c и дополнительное примечание 1).

Используя эти безразмерные параметры, затем можно было сравнить наборы данных, полученные из разных типов клеток в разных условиях, и оценить, отображают ли они объемный гомеостаз ( λ > 0) с поведением сумматора ( λ = 0,5) или лучше ( λ = 0). Также было возможно узнать, зависит ли гомеостаз больше от временной модуляции ( θ > 0) или модуляции скорости роста ( γ > 0).

Различные сочетания модуляции роста и времени генерируют сумматор

С этой структурой все наборы данных для бактерий ^8,51,52,52 и дрожжей ^11,15 в основном упали вокруг линии λ = 0.5, что указывает на поведение, близкое к сумматору (рис. 7e и ​​дополнительный рис. 8d). Большинство клеток млекопитающих также демонстрируют объемный гомеостаз, близкий к поведению сумматора (все точки, кроме клеток Raji, сгруппированы вокруг линии, представляющей λ = 0,5, фиг. 7f), что согласуется с графиком, показанным на фиг. 2b. И для клеток млекопитающих, и для бактерий ни один набор данных не показал отрицательную модуляцию времени, а это означает, что модуляция времени, когда она наблюдается, всегда способствует гомеостазу. По сравнению с дрожжами и бактериями положительный вклад модуляции скорости роста в контроль размера был сильнее ( γ > 0) и чаще наблюдался в клетках млекопитающих.Отрицательная модуляция скорости роста (более крупные клетки с более высокой экспоненциальной скоростью роста, чем меньшие клетки при рождении), которая наблюдалась для некоторых дрожжей и бактерий, также наблюдалась в двух случаях в клетках млекопитающих (для клеток Raji и HT29-hgem, рис. 7f ). Наш метод анализа, предоставляя обобщенный обзор большого набора данных, включающего различные типы клеток и условия культивирования, продемонстрировал универсальность феноменологического поведения сумматора (или почти сумматора), а также выявил разнообразие лежащих в основе гомеостатических механизмов с различным сочетанием скорость роста и временная модуляция.