細(xì)胞有著復(fù)雜的代謝系統(tǒng)，不過(guò)它們的祖先原始細(xì)胞，僅僅由膜和少數(shù)幾個(gè)分子組成，是一種既簡(jiǎn)單又的功能體系。

上海滬宇一直致力于使用基礎(chǔ)原料創(chuàng)造出擁有特定功能的簡(jiǎn)單細(xì)胞模型?，F(xiàn)在，他*研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)具有生物力學(xué)功能的類(lèi)細(xì)胞模型，該模型能夠在沒(méi)有外界影響的情況下自己移動(dòng)和改變形態(tài)。

這項(xiàng)研究中的類(lèi)細(xì)胞模型，是一個(gè)包括膜外殼、兩種不同的生物分子和一些ATP燃料的囊泡。囊泡外殼是類(lèi)似于天然細(xì)胞膜的雙層磷脂膜，囊泡的內(nèi)部填入了微管（細(xì)胞骨架）和驅(qū)動(dòng)蛋白。從物理角度看，這些微管在細(xì)胞膜下形成了二維液晶（two-dimensional liquid crystal），處于持久的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

在細(xì)胞中，驅(qū)動(dòng)蛋白一般作為分子馬達(dá)，沿著微管運(yùn)輸細(xì)胞的建設(shè)原料。在這項(xiàng)研究中，這些分子馬達(dá)持續(xù)不斷地推動(dòng)微管，當(dāng)然這需要ATP為其提供能量。

這個(gè)人造細(xì)胞之所以能變形，是因?yàn)?/span>Poincaré-Hopf定理也稱(chēng)為毛球定理。通俗地講，該理論認(rèn)為梳平毛球的嘗試一定會(huì)產(chǎn)生尖角，因此“永遠(yuǎn)不可能撫平一個(gè)毛球”。在這項(xiàng)研究中，總有一些微管不能在細(xì)胞膜下規(guī)矩地平躺下來(lái)，會(huì)在特定的位置出現(xiàn)翹起。由于驅(qū)動(dòng)蛋白在不斷試圖排好微管，翹起的部位也會(huì)隨之改變。令人稱(chēng)奇的是，這一過(guò)程非常統(tǒng)一而且具有周期性，在兩個(gè)固定的方向之間振蕩。

只要囊泡還是球形，微管的排列問(wèn)題就不會(huì)影響膜的外部形態(tài)。然而一旦滲透失水，囊泡就會(huì)根據(jù)微管運(yùn)動(dòng)而改變形態(tài)。如果囊泡進(jìn)一步失水，松弛的膜就會(huì)形成突起，類(lèi)似于細(xì)胞移動(dòng)時(shí)所用的結(jié)構(gòu)。

在這種情況下，人造細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)各種各樣的形態(tài)和動(dòng)態(tài)，雖然看起來(lái)像是隨機(jī)發(fā)生的，但它們實(shí)際上遵循著物理學(xué)規(guī)則。Bausch指出，人們可以在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上增加復(fù)雜性，以可控的方式重建細(xì)胞遷移或細(xì)胞分裂等過(guò)程。