巴斯大学维多利亚·达莱西奥 在发育的这个阶段，胚胎染色体(中间呈现红色)正准备在第一次细胞分裂时分离
可以看到装置的尖头发出绿色荧光，周围有绿色荧光的肌动蛋白
荣誉:托尼·佩里教授 科学家首次将微型跟踪装置直接引入哺乳动物细胞内部，从而史无前例地窥见了控制发育开始的过程
这项关于单细胞胚胎的研究将改变我们对细胞行为的基本机制的理解，并可能最终为衰老和疾病中的问题提供见解
这项由巴斯大学生物与生物化学系的托尼·佩里教授领导的研究，包括将硅基纳米器件和精子一起注入老鼠的卵细胞
结果是一个健康的受精卵，含有一个跟踪装置
这些微小的装置有点像蜘蛛，由八条高度灵活的“腿”组成
腿以非常高的精度测量施加在细胞内部的“拉力和推力”，从而揭示起作用的细胞力，并显示细胞内物质如何随时间重新排列
这些纳米器件非常薄——类似于电池的一些结构组件，尺寸为22纳米，比一英镑硬币薄约10万倍
这意味着当一个细胞的胚胎开始向两个细胞的胚胎发展时，它们有记录细胞细胞质运动的灵活性
佩里教授说:“这是从内部对这种规模的任何细胞的物理学的第一瞥。”
“这是第一次有人从内部看到细胞物质是如何运动和自我组织的
" 五个小鼠胚胎，每个胚胎包含一个2200万分之一米长的纳米装置
当胚胎长到2小时时，电影开始，并持续5小时
每个胚胎的直径约为1亿分之一米
荣誉:托尼·佩里教授 为什么要探究细胞的机械行为？ 佩里教授解释说，细胞内的活动决定了细胞的功能
“细胞内物质的行为可能和基因表达一样对细胞行为有影响，”他说
然而，直到现在，这种复杂的细胞物质之舞仍大部分未被研究
因此，科学家已经能够识别组成细胞的元素，但不能识别细胞内部作为一个整体的行为
佩里教授说:“从生物学和胚胎学的研究中，我们知道了某些分子和细胞现象，我们已经将这些信息编织成一种简化主义的叙事，讲述事物是如何工作的，但现在这种叙事正在发生变化。”
这个故事主要是由生物学家写的，他们带来了生物学的问题和工具
缺少的是物理
物理学询问驱动细胞行为的力量，并提供一种自上而下的方法来寻找答案
“我们现在可以把细胞看作一个整体，而不仅仅是构成它的螺母和螺栓
" 选择小鼠胚胎进行研究是因为它们的尺寸相对较大(它们的直径为100微米，或1亿分之一米，而普通细胞的直径只有10微米(10百万分之一米))
这意味着在每个胚胎中，都有放置追踪装置的空间
研究人员通过检查胚胎发育过程中通过显微镜拍摄的视频记录来进行测量
佩里教授说:“有时候，这些装置会被比肌肉细胞内部更大的力量所扭曲。”
“在其他时候，设备移动很少，显示细胞内部已经变得平静
这些过程绝不是随机的——从你拥有一个单细胞胚胎的那一刻起，一切都以可预测的方式进行
物理学是程序化的
" 这些结果补充了生物学的一个新兴图景，表明活细胞内的物质不是静态的，而是随着细胞执行其功能或对环境做出反应而以预定的方式改变其属性
这项工作可能有一天会对我们理解细胞如何老化或停止正常工作产生影响，这就是疾病中发生的情况
这项研究发表在本周的《自然材料》杂志上，涉及英国、西班牙和美国的生物学家、材料科学家和物理学家之间的跨学科合作
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