本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
假设你是一个从事重工业生产的小细胞。像大多数动物细胞一样，你的表面只覆盖着一层由双层液态脂肪状分子构成的薄膜。你制造的东西是一根巨大的、尖锐的玻璃棒，是你自身大小的两倍。你认为你能在这个过程中存活下来吗？嗯，如果你是一个叫做造骨细胞的细胞，是的，你可以。
上个月我写了一篇关于岩海绵惊人骨骼结构的文章。在撰写那篇文章的过程中，我发现制造海绵骨针（海绵骨骼的硅质构建块）的特殊细胞——具有一些非常惊人的技巧，可以组装出令人眼花缭乱的各种形状。
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科学家们对这些被称为造骨细胞的细胞的方法感到好奇。它们是单独完成骨针的制作工作，还是需要“辅助”细胞来协助它们完成这项重要的任务？一旦它们产生了一个完成的、令人生畏的尖刺骨针，它们会怎么样？它们会掉在自己的刺上吗？
至少有一位之前的科学家认为它们只是简单地死亡了。但是，已知的是：造骨细胞构建了一个称为轴丝的支架，然后通过将硅沉积到该轴丝上，使其增厚和伸长，从而生长出骨针。
为了找出发生了什么，早在1995年，来自巴西的一个科学家团队诱导了淡水海绵米勒氏辐海绵的芽球（这种海绵借此无性繁殖结构过冬）在培养物中孵化（直到几年前，我才知道有淡水海绵这种东西。在我的旧帖子"海绵：最初的动物之家"的末尾有一张淡水海绵的图片）。
然后，他们将这些结构“机械分离”成单个细胞，这些细胞随后在24小时内重新聚集（正如海绵闻名于世的那样）成20到4000个细胞的团块。这些五天大的细胞团块包含少量造骨细胞，它们已经可以通过轴丝的存在或正在生长的骨针来识别。它们在第22天被释放，当时整个细胞聚集体游走开来。像忙碌的海狸一样的造骨细胞留下了一堆粘在细胞生长室地板上的骨针，但它们之间没有像在真正的海绵骨骼中那样相互粘连。
与此同时，一些造骨细胞独自游走了。它们也制造了骨针，但甚至在培养30天后才开始。
科学家们可以清楚地看到有机轴丝在培养物中形成，就像在野生海绵中一样。
轴丝是一种有机结构，除了在1972年的一篇论文中得出结论，轴丝的“很大一部分”由蛋白质组成，但也可能部分由碳水化合物组成之外，我仍然无法发现它的成分。
随着硅被粘贴到该轴丝上，骨针以每小时约一到十微米的速度生长，这与自然界中观察到的速度相同。即使它的玻璃外壳生长，在用极其有害的、溶解玻璃的氢氟酸去除硅后，轴丝仍然可以在电子显微照片横截面中看到。在下面的图像中，骨针的位置用标记为“s”的空白区域表示。有趣的是，轴丝的横截面是三角形的，并且在这种情况下，偏离中心。
随着骨针的生长，它们开始“突出”细胞膜，有点像婴儿隆起，如果婴儿是一个巨大的、双面的尖刺的话。我们不要太仔细地考虑这个类比。
看到了吗？
进一步考虑，在自然界中制造的骨针是培养物中制造的骨针的两倍多：野生的为350微米，而实验室中的为150微米。哎哟。
像婴儿一样，它们在达到完全尺寸之前一直被细胞膜覆盖。在大约5%的细胞中，当第一个骨针仍然在附近时，第二个骨针开始形成。
这清楚地表明，造骨细胞不仅在它们的磨难中幸存下来，而且还继续制造不止一个骨针——有时远远不止一个。
科学家们经常发现成堆的8-10个相同的骨针，就像一堆可爱的小海绵礼物。看起来好像单个细胞只是不断地在同一个地方制造和沉积它们，然后在群体移动时抛弃它们。
在一个迷人的暗示中，即使是作为动物一部分而生存的单个微小细胞也可以具有古怪的“个性”，其中一些堆中具有完全不规则的骨针，所有骨针都在大致相同的位置具有奇怪的凸起，正如您在上面右图中所见。
有时，细胞制造出带有两个臂的骨针。科学家们将这些解释为轴丝形成中的错误，其中第二个轴丝在第一个轴丝仍在构建时开始，并意外地粘附到第一个轴丝上。
右侧是骨针，由于某种原因，细胞几乎将所有的硅都粘附在轴丝中心的某个位置，从而形成了纺锤状结构。
在硅成型之前和释放后的骨针中，轴丝都是可见的，这里在一个不规则形状的骨针旁边是一个正常形状的骨针。
当细胞在缺乏任何硅的培养物中生长时，它们只能制造出大约是实验室尺寸的骨针一半长的轴丝，但它们仍然会释放轴丝。可悲的细胞。
科学家们从这些实验中了解到了另一件有趣的事情。由于孤狼造骨细胞仍然能够制造骨针，科学家们推断，不需要“辅助细胞”。他们推断，构建骨针所需的所有信息和资源都包含在单个细胞中。
作者还对骨针的形成提出了一个有趣的推测。你们中的许多人可能熟悉著名的Hox（或同源异型）基因，这些基因控制着大多数动物胚胎的发育，告诉发育中的胚胎哪个方向是向上和向下，向左和向右，以及在哪里放置手臂、腿、眼睛和每个主要的解剖特征。事实证明，海绵也具有类似的同源异型基因。但是海绵身体没有任何对称性、器官或主要身体部位。科学家们提出，如果海绵同源异型基因被用来指导复杂而精确的骨针形式的雪崩式形成呢？
“寻常海绵纲骨针多样性”，作者：Rob W. M. Van Soest、Nicole Boury-Esnault、Jean Vacelet、Martin Dohrmann、Dirk Erpenbeck、Nicole J. De Voogd、Nadiezhda Santodomingo、Bart Vanhoorne、Michelle Kelly、John N. A. Hooper - Van Soest RWM、Boury-Esnault N、Vacelet J、Dohrmann M、Erpenbeck D等人。（2012年）全球海绵（多孔动物门）多样性。PLoS ONE 7(4): e35105。 doi:10.1371/journal.pone.0035105。根据CC BY 2.5获得许可，通过维基共享资源。
他们说，这是一个很大的假设，也是未来研究的主题。
这也给我留下了一些仍然未解答的问题。不仅仅是直杆的骨针是如何形成的？轴丝是以它们最终将变成的复杂形状形成的，还是更复杂骨针的复杂硅沉积以其他方式引导？是什么阻止了骨针的巨大死亡尖刺刺破细胞膜？微丝、中间丝和微管的细胞骨架是否以某种方式参与其中？如果您知道，请插话！
参考文献
Imsiecke G.、Marcio Custodio、Radovan Borojevic & Werner E. G. Müller (1995)。淡水海绵米勒氏辐海绵的造骨细胞在体外短期培养物中形成骨针，《体外细胞发育生物学》，31 (7) 528-535。DOI: http://dx.doi.org/10.1007/bf02634030