科学家提出细胞组装的理论

　　

研究者在《Physical Review Letters》中报道，象骨骼一样，机体的软组织也会被那些决定液滴形状的作用力延伸并成形。

印地安那州Notre Dame大学的Mark Zajac和他的同事们研究了“汇聚性伸展（convergent extension）”过程。这一细胞重排过程，发生在许多种动物的胚胎生长过程中，包括果蝇，海胆和青蛙。构成发生这种“汇聚性伸展”过程的组织的细胞如泡沫中的气泡一样一个个紧密相连。

“汇聚性伸展”有三个阶段。概略地说是：圆形细胞延伸；细胞沿长轴排列——使得组织沿一个方向延伸而在其它方向上收缩；延长的细胞然后一个接一个地堆起来，象将牌插入一堆中一样。这使得组织在细胞延长的方向上缩短，但在其垂直方向上伸长，即沿着“堆”的轴延长。

因此组织在垂直于细胞延长的方向上延长。但是引起细胞最初的变形，或控制它们重排方式的原因目前还不知道。

尽管有迹象表明延伸细胞群边缘的胚胎非活性细胞决定了“堆”的方向，但“收缩性伸展”也可以发生在形式统一的表面上生长的细胞当中，因此似乎是细胞一旦开始延长即具有的内在性质。

Zajac的研究组希望了解该过程是否由作用在细胞上的天然的机械力所指导，而不是由遗传紧密控制的。

由于它们表面的“粘连分子”作用，细胞倾向于彼此粘连在一起。象两个液滴被它们表面的作用力拉到一起一样，细胞获得一种表面张力将它们拉到一起。

由表面张力引起的液滴的融合会降低它们的总能量，从而使液体稳定。维持一定表面需要消耗能量，而融合在一起的液滴较两个分开的液滴表面积较小。细胞不会象液滴一样发生融合，但是它们会聚集到一起而发生变形以努力降低的它们的总表面能量。

Zajac的研究组简单地假设延长的细胞的长边和短边上的粘连分子密度不同，因此长边和短边上的表面张力也不同。他们认为这意味着细胞的长边与另一细胞的短边结合将消耗不同于两短边接触所消耗的能量，尽管两种情况下接触面积完全相同。因此，延长的细胞可能倾向于排列成排，而不是杂乱无章地排列。

当研究者将活性细胞周围的边界效应考虑进来后，他们发现一旦延伸的细胞进行排列，它们会堆积成堆以暴露更短的边在外面。因此整个“聚集性伸展”过程可以仅仅靠细胞最小化它们表面能量的需要所驱动。

研究者们认为他们的模型“似乎合理但不是结论性的”——它非常粗略地对细胞进行描述，而忽略了许多可能影响细胞形状和活动的其它因素。

他们现在力图进行该过程的更详细的计算机模仿。以可能最少的假设开始，之后再增加细节的解决问题策略经常可以最有效地解决生物学问题，而如果一开始就考虑进所有的复杂性，问题的解决就会太难而无法开始。

——摘译自9月5日Nature ScienceUpdate