研究揭示卵细胞如何变大

迄今为止，卵细胞是大多数生物体产生的最大细胞。在人类中，它们比典型的人体细胞大数倍，比精子细胞大约10,000倍。

卵细胞或卵母细胞如此之大的一个原因是：卵细胞或卵母细胞需要积累足够的营养以在受精后支持正在生长的胚胎，另外还需要线粒体来为所有这些生长提供动力。但是，生物学家尚未完全了解卵细胞如何变大的全貌。

麻省理工学院的生物学家和数学家团队对果蝇进行的一项新研究表明，卵子在受精之前迅速显着生长的过程依赖于类似于不同大小气球之间气体交换的物理现象。具体来说，研究人员表明，更大的卵母细胞周围的“护士细胞”将其内含物倾泻到更大的细胞中，就像在实验设置中通过小管将空气从较小的气球流入较大的气球一样。

麻省理工学院物理应用数学副教授约恩·邓克尔(JörnDunkel)说：“这项研究表明了物理学和生物学是如何结合在一起的，以及自然界如何利用物理过程来创建这种强大的机制。”“如果要发育成胚胎，目标之一就是使事物具有很高的可复制性，而物理学为实现某些运输过程提供了非常可靠的方法。”

麻省理工学院生物学副教授邓克尔(Dunkel)和亚当·马丁(Adam Martin)是该论文的高级作者，该论文本周发表在《美国国家科学院院刊》上。该研究的主要作者是博士后Jasmin Imran Alsous和研究生Nicolas Romeo。哈佛大学的研究生乔纳森·杰克逊(Jonathan Jackson)和范德比尔特大学医学院的研究助理教授弗兰克·梅森(Frank Mason)也是该论文的作者。

物理过程

在雌性果蝇中，卵在称为囊肿的细胞簇内发育。未成熟的卵母细胞经历四个细胞分裂周期，产生一个卵细胞和15个保育细胞。但是，单元格分离不完全，每个单元格都通过狭窄的通道与其他单元保持连接，这些通道用作允许物质在单元格之间通过的阀门。

马丁实验室的成员由于对肌球蛋白的长期兴趣而开始研究这一过程，肌球蛋白是一类蛋白质，可以起到运动和帮助肌肉细胞收缩的作用。Imran Alsous对果蝇中卵的形成进行了高分辨率的实时成像，发现肌球蛋白确实确实起作用，但仅在运输过程的第二阶段起作用。在最早的阶段，研究人员困惑地发现这些细胞似乎根本没有增加它们的收缩力，这表明除了“挤压”以外的其他机制正在引发转运。