不打扰的鸡蛋：自我组织可以恢复细胞的秩序

将香蕉放在搅拌机中，您不会指望将其收回。但是将一堆活细胞融合在一起，新的研究表明您可能应该这样做。

如果简单地放任不管，细胞的液体内在物质（细胞质）具有令人惊讶的重组能力，即使没有某些科学家看来必不可少的成分。最近在《科学》杂志上描述的实验揭示了这种才能的出乎意料的程度，并深入研究了其机制。他们生动地说明了混乱的干扰后，装备精良的细胞如何使自己恢复秩序，它们可能会激发科学家的希望，他们希望有一天能创造出完全人造的细胞。

斯坦福大学医学院的化学与系统生物学家詹姆斯·费雷尔说：“这确实是一个偶然的发现，是您可能会想到的一项长达8年的实验。” “只要拿一束鸡蛋，然后把它们涂抹在上面，看看会发生什么。”

当Ferrell实验室的博士后研究人员Xianrui Cheng首次目睹卵自身乱变时，他正在寻找其他东西：告诉细胞死亡的信号。作为健康生长与发育的正常部分，有机体有时需要其某些细胞按计划死亡。 Cheng想了解负责这种细胞自杀（细胞凋亡）的信号如何在细胞内传播，为此，他需要细胞质。

他以一种8岁的孩子认可的方式，将一头普通实验动物的大量鸡蛋混合在离心机中，蹲下的非洲青蛙Xenopus laevis。每个较大的卵细胞跨度超过1毫米，这使它们成为丰富的细胞质来源。

接下来，Cheng添加了青蛙精子，尽管他的意图不是（也不可能）使混合物受精。相反，从先前的细胞凋亡研究中，他知道随着死亡信号通过细胞质传播，精子的细胞核将消失。如果他将细胞质管的一端暴露在细胞凋亡的诱因下，那么细胞核的消失将标志着信号的传播。

但是在死亡到达原子核之前，他注意到它们的奇特之处。精子核并没有停留在最初的随机位置，而是在重新定位并组织自身。当Cheng在显微镜下的载玻片上更仔细地观察细胞质的下降时，他看着细胞核本身呈格子状形成。此外，细胞器官（细胞器）和骨骼蛋白围绕核排列，形成了一个隔间，对于Cheng来说，它类似于皮肤细胞。

程再次尝试，这次没有精子。但是，仍然出现了类似细胞的隔室。 “我只是想，怎么可能？我们使生物，生物材料均质化。它怎么能回到某种结构化的组织呢？”程说。 “这就像重生。”

这项活动引人注目，但并非没有先例。自组织发生在生命系统的许多层面。将正确的氨基酸序列串在一起，一条长肽链将自身折叠成有效的蛋白质。早期胚胎中的细胞会自行排列以生成组织以构建人类。

同样，科学家利用了许多细胞结构的分子成分，包括核糖体，内质网，在细胞分裂过程中将染色体分裂的纺锤体，以及触发母细胞分裂成女儿的复合物，并诱使它们在生活中重新组装细胞。

但是，尽管科学家先前曾成功地使各种细胞结构出现在细胞的自然环境之外，但Cheng和Ferrell还是率先使整个细胞质像在整个细胞内一样进行自我排列，”细胞生物学家Rebecca Heald表示。加州大学伯克利分校。

她说：“这是细胞质特性及其自组织能力的惊人证明。” “从视觉上看，令人惊讶的是，在将这些鸡蛋均质化后，您可以自发地进行这种组织。”

看到隔间出现后，Cheng和Ferrell想知道它是怎么发生的。他们从一开始就知道精子中的DNA不负责任，因为自组织不需要表达基因。但是，他们很快就发现了另一种嫌疑人：一种源自精子的星形细胞器，称为紫苑。 “我们认为，啊哈，精子正在形成紫苑，而紫苑正在分裂细胞质，”费雷尔说。

这些紫s由称为微管的空心杆构成，从称为中心体的结构中萌发，该结构组织着微管。当细胞停留在分裂之间时，微管星号会组织细胞的内容物。蛙卵缺乏可用的中心体，因此，当Cheng添加精子时，他为细胞质提供了强大的组织工具。

但是没有一个细胞质不能没有的细胞：在没有精子的情况下，这个过程仍然发生，尽管它花费了将近两倍的时间并以不同的方式进行。 在细胞质中形成小的空隙，然后合并为空的边界区域。 在这些边界内，微管自行组织起来，最终形成了与精子中心体指导下形成的小室非常相似的小室。