快速生長(zhǎng)的細(xì)胞為什么會(huì)突然開始分裂，是什么觸發(fā)了這個(gè)事件？這個(gè)問題一直困擾著生物學(xué)家們。日前，Current Biology雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究破解了這個(gè)不解之謎。

“細(xì)胞如何控制自己的大小并維持穩(wěn)定的群體分布，這是生物學(xué)中最為基礎(chǔ)的問題之一，”加州大學(xué)的助理教授Suckjoon Jun說，他和Massimo Vergassola教授共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。“大腸桿菌E. coli是目前研究得最多的生物，但人們依然不清楚它們?nèi)绾慰刂谱约旱拇笮　?rdquo;研究細(xì)胞大小的控制機(jī)制，不僅可以回答生物學(xué)基礎(chǔ)問題，還有助于人們進(jìn)一步理解細(xì)胞分裂失控最終導(dǎo)致癌癥的過程。

Jun及其同事為此開發(fā)了一個(gè)特殊的微流體設(shè)備。“這個(gè)設(shè)備可以追蹤數(shù)千細(xì)菌幾百個(gè)世代的生活史，”他說。“我們非常仔細(xì)的研究了這些細(xì)胞的生長(zhǎng)模式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的大小控制有一個(gè)非常特別的方式。”

“我們?cè)谝幌盗袊?yán)格控制的穩(wěn)定生長(zhǎng)條件下，監(jiān)控了兩種細(xì)菌的生長(zhǎng)和分裂（大腸桿菌E. coli和枯草芽胞桿菌B. subtilis），”Jun說。“實(shí)現(xiàn)了空前的定量分析水平。”研究人員根據(jù)細(xì)胞生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了數(shù)學(xué)模型，并由此發(fā)現(xiàn)細(xì)胞生長(zhǎng)遵循著一定的法則，尤其是速率恒定的指數(shù)生長(zhǎng)期。

目前關(guān)于細(xì)胞的大小控制主要有兩個(gè)理論：細(xì)胞主動(dòng)控制自己的尺寸，并在達(dá)到一定尺寸的時(shí)候觸發(fā)細(xì)胞分裂；細(xì)胞在特定時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)然后開始分裂。而這項(xiàng)研究顯示，細(xì)胞分裂時(shí)間其實(shí)與細(xì)胞大小或細(xì)胞分裂間隔并沒有多少關(guān)系。實(shí)際上，細(xì)胞大小控制遵循著“特別簡(jiǎn)單的定量原則”。

研究表明，細(xì)胞并沒有感知空間和時(shí)間，只是每一代向群體中添加恒定的體積（不考慮新生細(xì)胞大?。?。“這種‘加法’原則自動(dòng)確保細(xì)胞群體的穩(wěn)定分布，”Jun說。

“E. coli和B. subtilis大約十億年前從進(jìn)化樹上分支開，在教科書中它們代表著不同細(xì)菌多樣化的生物學(xué)控制?，F(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，它們?cè)诳刂谱陨泶笮r(shí)共享著同樣的定量原則，這是一個(gè)相當(dāng)基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)。”