細胞的骨骼

細胞也有骨骼，但它們不像人的骨骼一樣是由鈣構成的。生物學家將這些細胞骨骼稱為細胞骨架，它是由蛋白質分子形成的鏈條狀骨架。細胞骨架可以使細胞成形，幫助細胞移動。

像斯奈爾森的雕像一樣，細胞骨架的結構沒有固定的尺寸。當外界壓力作用于這些細胞骨架時，可以將它們壓縮。在針塔里，金屬絲傳送電壓，桿子承受壓力。在一個細胞骨架中，替代金屬絲和桿的是蛋白質鏈，它們有的薄，有的厚，還有空的。它們連接在一起形成了一個穩定但是靈活的結構。

美國宇航局對細胞骨架發生了興趣，是因為細胞骨架可以對重力產生反應。重量可以對細胞骨架施加壓力，將它壓縮。當重力消失的時候(例如在太空飛行的時候)會出現什么樣的變化呢?當細胞骨架“放松”時，細胞的行為會出現不同嗎?這都是美國航天局的科學家們想知道的事。美國哈佛大學細胞生物學家因博先生是致力于這方面研究工作的負責人。因博解釋說：“重力或任何外力作用于細胞膜，細胞骨架可以通過特殊的蛋白質(例如整聯蛋白)來察覺這些力的作用?！痹诩毎镎摰鞍足^住細胞骨架。

因博和他的同事通過實驗發現當整聯蛋白移動時，細胞骨架變硬了。他們的實驗過程如下：將細小的、大約只有1～10微米的磁性水珠涂到并凝固在整聯蛋白的特殊分子上，然后將它們放在一個磁場里。在磁場的作用下，磁性水珠開始旋轉，試圖指向磁場，就好像一個羅盤指針指向地球磁場一樣。水珠使整聯蛋白滾動，接著擰動細胞骨架，使細胞骨架發生移動，結果細胞骨架變硬了。如果細胞骨架受到更重的壓力，它會變得更加堅硬。

拖拉整聯蛋白不僅可以使細胞骨架變硬，也可以激活一定數量的基因?！凹せ钜粋€基因”意味著誘使一個基因產生核糖核酸和蛋白質。那是非常重要的，因為蛋白質是一些給細胞發信息、通知細胞采取行動的小信使。采用這種方法，似乎可以使細胞在不同的遺傳因子中轉換。

在進行磁性水珠實驗前，哈佛大學的因博研究組就已經發現細胞幾何學和細胞行為之間的聯系。在一次實驗中，他們對細胞施加外力，改變活細胞的形狀，使它們變成球形，并將它們放到細胞外黏合劑的矩陣島上，使它們呈現不同的形狀——球形、平面、正方形或圓形。扁平的細胞有一副緊繃的細胞骨架，不知為什么它可以感覺到人體到底需要多少這樣的細胞，它可以根據人體的需要來調節自己：保護或繁殖自己，或者將自己殺死。例如，人體的紅細胞就是一種扁平的細胞，當體內的紅細胞過少時，體內可以通過一種促紅細胞生長素，促使骨髓生出更多的紅細胞；當體內紅細胞過多時，一些扁平形狀的紅細胞就變成其他形狀的紅細胞——球形、鐮刀形、刺猬形等，這些形狀的紅細胞變形能力很差，它們在體內循環時不能通過比自己還細的毛細血管，于是在血流切應力的作用下發生破裂而死亡，或者被脾臟認為是異類細胞而被扣留、吞噬，最終導致體內紅細胞減少。

這項研究的潛在應用范圍是廣泛的，不僅應用于航天，而且可以造福地球的人類。通過研究細胞是如何感覺重力這個問題，科學家就可以了解細胞活動的規律，找出一些治療疾病的新方法。因為人體中的一些疾病是由于細胞對機械外力的異常反應引起的，通過改變細胞的骨架，可以找出治療癌癥的新方法，也可以提供治療骨質疏松癥、心臟病、肺病和畸形的新方法。

責任編輯 蒲 暉