是誰塑造了細胞的形狀？答案超乎想象

　　細胞是生命的基本單元，雖然它們堪稱被現代科學研究得最仔細的生命組件，然而，許多基本進程細節都還是個謎，比如一個很基本的問題，細胞的卵形形狀是如何形成的？

　　這個問題處于生物學和物理學的交叉點上，加州大學圣地亞哥分校（UCSD）的科學家們對此很感興趣，他們實驗結果有點出人意料地展現了細胞形成的根源。

被“充氣”的前芽孢細胞示意圖

　　2月8日《Cell》報道，DNA除了編碼遺傳信息，還能給細胞“充氣”。“我們的研究表明，DNA就像氣球中的空氣，能使細胞膨脹，”UCSD生物科學系助理研究員、本文一作Lopez-Garrido說。“DNA是家喻戶曉的遺傳物質，實驗結果表明，它還做了其他與之無關的事情。”

　　經過數萬年進化，現代細菌已經具備各種機制來控制內部壓力，Lopez-Garrido說。然而，要知道這些機制在地球生命之初的原始細胞中是不存在的。

　　“生物學家過去認為，細胞生長是遵循正常的生物合成途徑，”文章通訊作者分子生物學教授Kit Pogliano說。“但是，突破我們想象的是，細胞生長只需利用DNA和與DNA相關的帶正電離子填充，然后制造更多膜類結構使其變大，似乎并不需要別的東西了。”

　　研究人員利用延時熒光顯微鏡，系統地追蹤了枯草芽孢桿菌細胞形成過程。在這個被稱為孢子形成（sporulation）的過程中，細胞分裂成一個母細胞和一個較小的細胞，小的那個被稱作前芽孢（forespore）。使用低溫電子斷層掃描捕獲特寫鏡頭，研究人員親眼目睹了母細胞通過拉伸和膨脹DNA使前芽孢膨脹，直至生成一個全新的、卵形細胞。

冷凍電子斷層掃描（Cryo-electron tomography）下的前芽孢。“充氣”膨脹的（左）；因缺乏DNA而“泄氣”癟掉的（右）

　　“令人驚訝的是，這只是一個非常簡單的生物物理特性影響細胞形狀的獨特例子，”Pogliano.說。“這彰顯了物理學家與生物學家需要密切合作的價值所在，物理學和生物學的交叉點必然是未來科學發展的一個巨大領域。”