地球生命的存在是基于活細(xì)胞分裂成兩個(gè)子細(xì)胞的驚人能力。在這樣的分裂過(guò)程中，細(xì)胞外膜必須經(jīng)歷一系列的形態(tài)轉(zhuǎn)變，終分裂。

近日，德國(guó)馬普學(xué)會(huì)膠體與界面研究所和聚合物研究所的研究人員，通過(guò)在人造細(xì)胞膜上固定低密度的蛋白質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)這些形狀轉(zhuǎn)變和由此產(chǎn)生的分裂過(guò)程的前所wei有的控制。

為了控制分裂過(guò)程，今天的細(xì)胞依賴(lài)于由ATP驅(qū)動(dòng)水解的高度特化蛋白質(zhì)復(fù)合物。然而，研究人員認(rèn)為，控制分裂可以通過(guò)一種更簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。這些細(xì)胞由巨大的脂質(zhì)囊泡制成，囊泡的大小與典型的動(dòng)物細(xì)胞相同，并由單一的脂質(zhì)膜包圍，脂質(zhì)膜為內(nèi)外水溶液之間提供了堅(jiān)固而穩(wěn)定的屏障。
 

此外，囊泡和細(xì)胞膜具有本質(zhì)上相同的分子結(jié)構(gòu)。具有寬膜頸的人造細(xì)胞在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)保持穩(wěn)定，一旦頸部閉合，隔膜就會(huì)對(duì)頸部產(chǎn)生一種收縮力，將人造細(xì)胞分裂成兩個(gè)子細(xì)胞。

除了證明人造細(xì)胞能夠分裂，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種新的機(jī)制，以系統(tǒng)地控制這種收縮力。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種膜，通過(guò)暴露在不同濃度的蛋白質(zhì)中，導(dǎo)致其內(nèi)部和外部的分子組成不同。

研究人員表示，不對(duì)稱(chēng)性產(chǎn)生了一個(gè)自發(fā)的曲率，決定了人造細(xì)胞的形狀。此外，一旦形成封閉的膜頸，自發(fā)彎曲將產(chǎn)生局部收縮力，進(jìn)而導(dǎo)致這些細(xì)胞分裂。因此，人造細(xì)胞的*分裂是由膜的機(jī)械性能驅(qū)動(dòng)的：力直接來(lái)自于雙層膜的不對(duì)稱(chēng)性。

人造細(xì)胞分裂過(guò)程也為細(xì)胞在體內(nèi)的分裂提供了新的思路。論文第一作者Jan Steinkühler說(shuō)：“盡管所有現(xiàn)代細(xì)胞似乎都依賴(lài)于復(fù)雜的蛋白質(zhì)機(jī)制，但我們的細(xì)胞祖先可能使用了更簡(jiǎn)單的分裂機(jī)制。已經(jīng)有人推測(cè)，膜力學(xué)可能在后面的分裂過(guò)程中發(fā)揮重要作用。我們的研究表明，機(jī)械控制細(xì)胞分裂確實(shí)是可能的。”