细胞是生命的基本单元，虽然它们堪称被现代科学研究得最仔细的生命组件，然而，许多基本进程细节都还是个谜，比如一个很基本的问题，细胞的卵形形状是如何形成的？
这个问题处于生物学和物理学的交叉点上，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的科学家们对此很感兴趣，他们实验结果有点出人意料地展现了细胞形成的根源。
被“充气”的前芽孢细胞示意图
2月8日《Cell》报道，DNA除了编码遗传信息，还能给细胞“充气”。“我们的研究表明，DNA就像气球中的空气，能使细胞膨胀，”UCSD生物科学系助理研究员、本文一作Lopez-Garrido说。“DNA是家喻户晓的遗传物质，实验结果表明，它还做了其他与之无关的事情。”
经过数万年进化，现代细菌已经具备各种机制来控制内部压力，Lopez-Garrido说。然而，要知道这些机制在地球生命之初的原始细胞中是不存在的。
“生物学家过去认为，细胞生长是遵循正常的生物合成途径，”文章通讯作者分子生物学教授Kit Pogliano说。“但是，突破我们想象的是，细胞生长只需利用DNA和与DNA相关的带正电离子填充，然后制造更多膜类结构使其变大，似乎并不需要别的东西了。”
研究人员利用延时荧光显微镜，系统地追踪了枯草芽孢杆菌细胞形成过程。在这个被称为孢子形成（sporulation）的过程中，细胞分裂成一个母细胞和一个较小的细胞，小的那个被称作前芽孢（forespore）。使用低温电子断层扫描捕获特写镜头，研究人员亲眼目睹了母细胞通过拉伸和膨胀DNA使前芽孢膨胀，直至生成一个全新的、卵形细胞。
冷冻电子断层扫描（Cryo-electron tomography）下的前芽孢。“充气”膨胀的（左）；因缺乏DNA而“泄气”瘪掉的（右）
“令人惊讶的是，这只是一个非常简单的生物物理特性影响细胞形状的独特例子，”Pogliano.说。“这彰显了物理学家与生物学家需要密切合作的价值所在，物理学和生物学的交叉点必然是未来科学发展的一个巨大领域。”
首页
