图片来源：哈佛公共卫生学院生物医学影像实验室 |
当您想到一个单独的细胞时，您无疑会把它想象成一个微小的水球。事实上，一些理论就是这样描述细胞的：充满液体的弹性膜。但是，哈佛公共卫生学院的本·法布里、团队负责人杰弗里·弗雷德伯格以及同事们在达尔豪斯大学和巴塞罗那大学进行的一组新实验表明，细胞的行为并非如此简单。他们发现，当平滑肌细胞（一种常见于肺和支气管中的细胞）发生形变时，细胞的反应就像熔融玻璃一样。具体而言，它们会逐渐变得越来越僵硬。
研究人员在《物理评论快报》10月1日刊上发表了他们的研究成果。他们通过以不同的速度振动细胞来测试细胞。他们在每个细胞上连接了一个直径仅为5微米的磁珠。当他们以不同的强度和频率施加振荡磁场时，磁珠会在细胞表面来回滚动，拉动附着点并晃动细胞。摄像机记录了振动，计算机算法计算了磁珠的确切运动。
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法布里和他的团队发现，最初，细胞像水球模型预测的那样，会随着移动的磁珠而晃动。但是，当他们提高振动频率时，细胞会慢慢变硬。“这个结果让我们非常惊讶，”法布里说，因为水球模型预测细胞会相对突然地在一个特征频率下变硬。他说，更缓慢的硬化，没有特征频率，类似于玻璃的行为方式。他认为细胞内的蛋白质分子就像熔融的玻璃颗粒。
尽管现在将细胞归类为玻璃材料可能还为时过早，但法布里认为他的发现可能会改变科学家对包括上面所示的成纤维细胞在内的各种细胞类型的看法。研究结果还可能有助于更好地理解某些疾病（包括哮喘和癌症），这些疾病涉及细胞行为方式的机械变化。