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惊喜发现DNA在塑造细胞方面的作用

2019-04-28 10:38:30 • 来源：

作为生命的基本单位，细胞是所有生物体中最仔细研究的成分之一。然而，关于细胞如何塑造等基本过程的细节仍然是一个谜。加州大学圣地亚哥分校的科学家们在生物学和物理学的交汇点工作，在细胞形成的根源上做出了意想不到的发现。

惊喜发现DNA在塑造细胞方面的作用

据2018年2月8日的Cell杂志报道，生物学家Javier Lopez-Garrido，Kit Pogliano和他们在伦敦加州大学圣地亚哥分校和伦敦帝国理工学院的同事发现DNA在塑造细菌细胞方面发挥了意想不到的建筑作用。

研究细菌枯草芽孢杆菌，研究人员利用一系列实验和技术揭示DNA，除了用于编码遗传信息外，还“提升”细菌细胞。

加州大学圣地亚哥分校生物科学部助理研究科学家，该研究的第一作者洛佩兹 - 加里多说：“我们的研究表明，DNA就像气球中的空气一样，使细胞膨胀。”“DNA最为人所知，因为它是具有遗传信息的分子，但它越来越明显地表现出与其无关的其他事物。”

研究人员表示，这些结果可能与人体细胞产生和塑形有关，也有助于解释基本的机械过程以及细胞核和线粒体的结构。结果还可以让科学家们了解细胞生命本身的起源。Lopez-Garrido说，现代细菌细胞已经进化出各种机制来控制它们的内部压力。然而，在地球上生命的曙光中，这些机制在原始细胞中是不存在的。DNA能够使细胞膨胀的发现可能使科学家能够更好地了解地球上第一个细胞的生理学。

“生物学家倾向于认为细胞生长遵循正常的生物合成途径，但我们发现了一条不正常的途径，因为它不依赖于生长所需的过程，”分子生物学教授Pogliano说。该论文的资深作者。“这个细胞生长所需要的就是用DNA及其相关的带正电荷的离子对其进行充气，并且能够制造更多的膜，使细胞变得更大。似乎不需要任何其他细胞。”

研究人员采用延时荧光显微镜通过称为孢子形成的过程有条理地跟踪枯草芽孢杆菌中的细胞形成。在此过程中，细胞分裂成母细胞和较小的细胞或前孢子。此外，研究人员还利用低温电子断层扫描技术捕获了过程中极端特写的细胞，研究人员目睹了母细胞在拉伸和膨胀过程中用DNA向前孢子充气，最终形成一个新的蛋形细胞。

“令人惊讶的是，我们刚刚开始划清物理如何影响生物体的表面，”Pogliano说。“这是一个影响细胞形状的非常简单的生物物理特性的独特例子，它说明了与生物学家密切合作的物理学家的价值。了解物理学和生物学如何相交是未来发展的一个巨大领域。”

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