卵細(xì)胞是地球上最大的單細(xì)胞。它們的大小通常是典型細(xì)胞大小的幾倍到數(shù)百倍，使它們能夠生長成整個(gè)生物體，但也使得在細(xì)胞周圍運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)和其他分子變得困難。科學(xué)家們?cè)缇椭?，成熟的卵?xì)胞(稱為卵母細(xì)胞)會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生螺旋狀的液體流來輸送營養(yǎng)物質(zhì)，但這些液體流最初是如何產(chǎn)生的一直是個(gè)謎。
現(xiàn)在，由熨斗研究所的計(jì)算科學(xué)家與普林斯頓大學(xué)和西北大學(xué)的合作者領(lǐng)導(dǎo)的研究表明，這些看起來像微觀龍卷風(fēng)的流動(dòng)是由一些細(xì)胞成分的相互作用有機(jī)產(chǎn)生的。
他們的研究發(fā)表在《自然物理學(xué)》上，利用理論、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)建模和果蠅卵細(xì)胞實(shí)驗(yàn)來揭示龍卷風(fēng)的機(jī)制。研究結(jié)果正在幫助科學(xué)家更好地理解有關(guān)卵細(xì)胞發(fā)育和細(xì)胞運(yùn)輸?shù)幕締栴}。
“我們的發(fā)現(xiàn)代表了這一領(lǐng)域的飛躍，”合著者、熨斗研究所計(jì)算生物學(xué)中心 (CCB) 主任邁克爾·雪萊 (Michael Shelley) 說。 “我們能夠應(yīng)用我們多年來開發(fā)的其他研究中的先進(jìn)數(shù)值技術(shù)，這使我們能夠比以前更好地研究這個(gè)問題。”
在典型的人類細(xì)胞中，典型的蛋白質(zhì)分子通過擴(kuò)散從細(xì)胞的一側(cè)蜿蜒到另一側(cè)只需要 10 到 15 秒;在一個(gè)小細(xì)菌細(xì)胞中，這一行程只需一秒鐘即可完成。但在這里研究的果蠅卵細(xì)胞中，僅擴(kuò)散就需要一整天的時(shí)間——對(duì)于細(xì)胞正常運(yùn)作來說太長了。相反，這些卵細(xì)胞形成了“螺旋流”，圍繞卵母細(xì)胞內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，以快速分配蛋白質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，就像龍卷風(fēng)可以比單獨(dú)的風(fēng)更快地將物質(zhì)卷起和移動(dòng)得更遠(yuǎn)、更快一樣。
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