西蒙斯基金会 解释未成熟卵细胞中细胞跨越流出现的信息图
信用:西蒙斯基金会 卵细胞是动物界中最大的细胞之一
如果只是因为水分子的随机碰撞而移动，蛋白质可能需要几个小时甚至几天才能从正在形成的卵细胞的一边漂移到另一边
幸运的是，大自然发展了一种更快的方式:在老鼠、斑马鱼和果蝇等动物的未成熟卵细胞中，细胞跨越漩涡
这些涡流使得跨牢房通勤只需要很少的时间
但是直到现在，科学家们还不知道这些关键的流动是如何形成的
通过数学建模，研究人员现在有了答案
研究人员在1月13日的《物理评论快报》上报道，这些漩涡是从细胞膜向内延伸的棒状分子管(称为微管)的集体行为的结果
“虽然人们对这些流量的生物学功能还知之甚少，但它们分布着营养物质和其他组织身体计划和指导发育的因素，”该研究的合著者大卫·史坦恩说，他是纽约市弗拉铁研究所计算生物学中心的研究科学家
考虑到在整个动物界观察到的旋涡流有多广泛，“它们甚至可能存在于人类身上
" 剑桥大学的研究员加布里埃尔·德·卡尼奥和斯坦共同领导了这项研究
他们的合著者是建设银行董事、纽约大学教授迈克尔·雪莱、剑桥大学教授埃里克·劳加和雷蒙德·戈尔茨坦
自18世纪末以来，科学家们一直在研究细胞流动，当时意大利物理学家波拿文都拉·科尔蒂用显微镜观察细胞内部
他看到流体在不断运动，但科学家直到20世纪才理解驱动这些流动的机制，当时他们确定了运动的来源:沿着微管行走的分子马达
这些发动机运输大型生物有效载荷，如脂类
在细胞相对粘稠的液体中运送货物就像在蜂蜜中拖着一个沙滩球
当有效载荷在流体中运动时，流体也在运动，产生一股小电流
果蝇未成熟卵细胞内流体流动的数学模拟
微管(灰色线条)从细胞膜延伸出来
微管上的有效载荷牵引分子马达驱动局部电流，导致微管弯曲
电流使相邻的微管向同一个方向弯曲，使电流对齐，产生一个横跨细胞的漩涡(蓝色箭头)
:D信贷银行
Stein等人
/物理评论快报2021 但有时这些水流并不那么小
在一只普通果蝇卵细胞的某些发育阶段，科学家发现了横跨整个细胞的漩涡状水流
在这些细胞中，微管像小麦茎一样从细胞膜向内延伸
爬上这些微管的分子马达在微管上升时向下推动微管
这种向下的力使微管弯曲，改变了最终的流动方向
先前的研究考虑了这种弯曲机制，但将其应用于孤立的微管
这些研究预测微管会绕着圆圈波动，但这种行为与观察结果不符
在新的研究中，研究人员在他们的模型中加入了一个关键因素:邻近微管的影响
这一发现表明，有效载荷运送马达产生的流体流动使附近的微管向同一个方向弯曲
有了足够的马达和足够密度的微管，所有的微管最终会像一片被强风吹来的麦田一样靠在一起
这种集体排列将所有的气流导向同一个方向，创造出真正果蝇细胞中所见的细胞范围的漩涡
虽然基于现实，新模型被剥离到最基本的要素，以揭示造成漩涡流动的条件
研究人员现在正在研究更真实地捕捉水流背后的物理现象的版本，以更好地理解水流在生物过程中的作用
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
