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

像斯奈爾森的雕像一樣，細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)沒有固定的尺寸。當(dāng)外界壓力作用于這些細(xì)胞骨架時，可以將它們壓縮。在針?biāo)?，金屬絲傳送電壓，桿子承受壓力。在一個細(xì)胞骨架中，替代金屬絲和桿的是蛋白質(zhì)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(wěn)定但是靈活的結(jié)構(gòu)。

美國宇航局對細(xì)胞骨架發(fā)生了興趣，是因?yàn)榧?xì)胞骨架可以對重力產(chǎn)生反應(yīng)。重量可以對細(xì)胞骨架施加壓力，將它壓縮。當(dāng)重力消失的時候(例如在太空飛行的時候)會出現(xiàn)什么樣的變化呢?當(dāng)細(xì)胞骨架“放松”時，細(xì)胞的行為會出現(xiàn)不同嗎?這都是美國航天局的科學(xué)家們想知道的事。美國哈佛大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)家因博先生是致力于這方面研究工作的負(fù)責(zé)人。因博解釋說：“重力或任何外力作用于細(xì)胞膜，細(xì)胞骨架可以通過特殊的蛋白質(zhì)(例如整聯(lián)蛋白)來察覺這些力的作用?！痹诩?xì)胞里整聯(lián)蛋白鉤住細(xì)胞骨架。

因博和他的同事通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)整聯(lián)蛋白移動時，細(xì)胞骨架變硬了。他們的實(shí)驗(yàn)過程如下：將細(xì)小的、大約只有1～10微米的磁性水珠涂到并凝固在整聯(lián)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(zhuǎn)，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(lián)蛋白滾動，接著擰動細(xì)胞骨架，使細(xì)胞骨架發(fā)生移動，結(jié)果細(xì)胞骨架變硬了。如果細(xì)胞骨架受到更重的壓力，它會變得更加堅(jiān)硬。

拖拉整聯(lián)蛋白不僅可以使細(xì)胞骨架變硬，也可以激活一定數(shù)量的基因?！凹せ钜粋€基因”意味著誘使一個基因產(chǎn)生核糖核酸和蛋白質(zhì)。那是非常重要的，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是一些給細(xì)胞發(fā)信息、通知細(xì)胞采取行動的小信使。采用這種方法，似乎可以使細(xì)胞在不同的遺傳因子中轉(zhuǎn)換。

在進(jìn)行磁性水珠實(shí)驗(yàn)前，哈佛大學(xué)的因博研究組就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞幾何學(xué)和細(xì)胞行為之間的聯(lián)系。在一次實(shí)驗(yàn)中，他們對細(xì)胞施加外力，改變活細(xì)胞的形狀，使它們變成球形，并將它們放到細(xì)胞外黏合劑的矩陣島上，使它們呈現(xiàn)不同的形狀——球形、平面、正方形或圓形。扁平的細(xì)胞有一副緊繃的細(xì)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(xì)胞，它可以根據(jù)人體的需要來調(diào)節(jié)自己：保護(hù)或繁殖自己，或者將自己殺死。例如，人體的紅細(xì)胞就是一種扁平的細(xì)胞，當(dāng)體內(nèi)的紅細(xì)胞過少時，體內(nèi)可以通過一種促紅細(xì)胞生長素，促使骨髓生出更多的紅細(xì)胞；當(dāng)體內(nèi)紅細(xì)胞過多時，一些扁平形狀的紅細(xì)胞就變成其他形狀的紅細(xì)胞——球形、鐮刀形、刺猬形等，這些形狀的紅細(xì)胞變形能力很差，它們在體內(nèi)循環(huán)時不能通過比自己還細(xì)的毛細(xì)血管，于是在血流切應(yīng)力的作用下發(fā)生破裂而死亡，或者被脾臟認(rèn)為是異類細(xì)胞而被扣留、吞噬，最終導(dǎo)致體內(nèi)紅細(xì)胞減少。

這項(xiàng)研究的潛在應(yīng)用范圍是廣泛的，不僅應(yīng)用于航天，而且可以造福地球的人類。通過研究細(xì)胞是如何感覺重力這個問題，科學(xué)家就可以了解細(xì)胞活動的規(guī)律，找出一些治療疾病的新方法。因?yàn)槿梭w中的一些疾病是由于細(xì)胞對機(jī)械外力的異常反應(yīng)引起的，通過改變細(xì)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(zhì)疏松癥、心臟病、肺病和畸形的新方法。

責(zé)任編輯 蒲 暉