微管的“踏車”運(yùn)動是微管在細(xì)胞質(zhì)膜上的最常用的“交通方式”。所謂“踏車”運(yùn)動，是微管通過前端的聚合生長和后端的解聚縮短實(shí)現(xiàn)的平移運(yùn)動?！疤ぼ嚒边\(yùn)動很早就被觀察到，但是科學(xué)家一直忽視了這種運(yùn)動和微管集體有序化的聯(lián)系。在最近出版的著名學(xué)術(shù)期刊美國《國家科學(xué)院院刊》（107：11709：2010）上，南京大學(xué)馬余強(qiáng)教授課題組完成的一篇研究論文指出了這種踏車運(yùn)動在導(dǎo)致微管集體有序化的重要作用。

 

科學(xué)家在1962年就通過顯微鏡發(fā)現(xiàn)植物細(xì)胞皮層高度有序的微管結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生中起著重要的作用。但是這種結(jié)構(gòu)是如何自發(fā)形成的，科學(xué)界一直不是很清楚。不久前有人通過實(shí)時的熒光顯微技術(shù)觀察到微管在質(zhì)膜上的踏車運(yùn)動，并且這種踏車運(yùn)動會導(dǎo)致“交通事故”———微管之間出現(xiàn)相互碰撞。南京大學(xué)物理學(xué)院的07級博士施夏清和導(dǎo)師馬余強(qiáng)教授，通過研究這種“踏車”運(yùn)動及其導(dǎo)致的“交通事故”，發(fā)現(xiàn)皮層微管的有序化機(jī)制正是蘊(yùn)含在其中。微管之間碰撞的發(fā)生會導(dǎo)致微管前端生長的停止，而后端的解聚縮短一直在進(jìn)行，從而發(fā)生“交通事故”的微管就會在系統(tǒng)中“消失”。最后只剩下排列非常整齊的微管，在這種情況下，“交通事故”的發(fā)生率大大降低。

 

更為奇妙的是，細(xì)胞可以通過分子信號來改變踏車的運(yùn)動速度、踏車的長度等等實(shí)現(xiàn)實(shí)時調(diào)控系統(tǒng)的“交通狀況”，從而誘導(dǎo)新穎的有序———無序轉(zhuǎn)變。作者通過建立理論和模擬模型再現(xiàn)了系統(tǒng)的“交通狀況”，并指出在什么樣的條件下系統(tǒng)會進(jìn)入完全有序的狀態(tài)。同時研究指出有序———無序的轉(zhuǎn)變可能是連續(xù)的，也可能是突發(fā)非連續(xù)的。這些研究揭示了細(xì)胞尺度自組織的一種重要的有序化機(jī)制，有助于生物學(xué)家理解微管出現(xiàn)自發(fā)有序的微觀調(diào)控機(jī)制。