水母、海葵和珊瑚，一群被称为刺胞动物的生物，通过微小的、加压的囊泡进行蜇刺，这些囊泡以爆炸性的速度发射毒镖。研究人员一直不确定这种极速过程的确切机制，该过程是使用称为刺丝囊的特殊细胞器发生的。现在，由密苏里州堪萨斯城斯托瓦斯医学研究所的马特·吉布森和艾哈迈特·卡拉布鲁特领导的团队，已经使用尖端的成像技术来非常详细地研究刺丝囊的发射。研究人员表示，理解他们称之为“自然界最精致的生物微型机器之一”的生物物理学，可能会启发微型药物递送装置的设计。
这项发现，在《自然通讯》中报道，得益于意外的发现：卡拉布鲁特发现，用于制备海葵刺细胞以进行成像的化学物质也诱导了刺丝囊的释放——并且它在过程的各个阶段固定了它们，或者说保存了它们的细胞结构。研究人员使用超分辨率荧光显微镜和电子显微镜，观察到一个详细的事件序列，其中涉及一个硬轴和一个柔韧的、鞭状的细丝，该细丝最初在刺丝囊内围绕它盘绕。
卡拉布鲁特说，细胞没有空间操作弹弓式机制来推进刺针，“所以它们进化出了另一种方式”。轴和细丝都从内向外整齐地折叠到微小的细胞器中。当刺丝囊发射时，轴首先被弹出并翻转到外侧。然后细丝展开并通过轴移动，也翻转到外侧。这种翻转使细丝表面微小的、朝内的倒钩向外翻转，将毒素释放到不幸的猎物中。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
康奈尔大学进化生物学家莱斯利·巴博尼斯说，看到这种两阶段的释放过程是“对理解这种细胞器从内向外翻转的机制的巨大贡献”，她没有参与这项研究。
巴博尼斯说，未来，科学家可以设计“定制”的刺细胞，将药物精确地输送到需要的地方。“我认为认为这可能是可以适应或选择用于医疗系统或治疗的方法，这并非牵强附会。”