走进科学
个体生命形成之初细胞膜上的波纹疾走
齐贝林刚出场时用波纹治好了乔纳森·乔斯达的胳膊，向他展示：“波纹是一种生命能量。”
当一个生命诞生时，在细胞层面上波纹就出现了。那不是漫画家的设定，而是最新的科学发现。
精卵结合后，数十亿蛋白质在受精卵的外膜上荡漾，闪烁出令人眼花缭乱的漩涡状图案。除了漂亮的视角效果外，这一过程也是实现新生细胞分裂的基本步骤之一。
麻省理工学院的物理学家尼克塔·法赫里(Nikta Fakhri)说：“卵是巨大的细胞，这些蛋白质必须协同工作以定位到细胞中心，细胞才能知道该在哪里分裂和凹陷折叠。没有蛋白质产生波纹，就不会有细胞分裂。”
法赫里和同事研究了波纹的图样模式——在海星卵(Patiria miniata)细胞膜上的传播方式。
除了掌握海星卵母细胞的生物学特性外，研究人员还想了解其他系统中类似的波动现象——物理学家称之为拓扑缺陷。
正如他们在新论文中所解释的那样，在物理和生命物质中都可以看到这种类似湍流的行为，其尺度介于宇宙和无穷小之间：大，则行星大气中的涡旋涡流；小，可至细胞之间的生物电信号。
然而，尽管有大量相似的细节，但从理论上讲，我们仍未了解，它们在数学上是否可被恰当归类。
作者解释说：“尽管对拓扑缺陷及其功能方面，我们在认知上已取得了巨大进步，但尚不清楚在经典和量子系统中拓扑结构的统计学定律是否适用于生物。”
在海星实验中，团队引入了一种激素来模拟卵母细胞受精的过程，在过程中触发了被称为Rho-GTP的信号蛋白波纹，每次在膜上传播几分钟。借助附着在Rho-GTP上的荧光染料，我们可以直接用显微镜成像。
通过调节激素浓度，研究人员能够观察到整个卵子表面介质中散发的各种漩涡。
“我们创建了具有不同图案的万花筒，并观察了它们的动态。对于受精卵上表面波的动力学，我们知之甚少。在我们最近才对这些波进行分析和建模，发现所有其他系统中也显示出相同的模式。这是种非常普遍的波动模式。”
拍摄并建模之后，研究人员发现，这些海星卵细胞膜上的湍流和向列相，与玻色-爱因斯坦凝聚体的量子系统中的动力学过程类似。
从诗意和哲学角度来讲，就像宋玉所言：风起于青萍之末。
研究结果发表在《自然·物理学》上。
本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。