西亚试剂：单细胞水平上的新陈代谢和生长是随机的

FOM研究所AMOLF的研究人员已发现，新陈代谢，即细胞中将分子转变的过程，是不定期发生的。因为新陈代谢是驱动细胞中的所有生物学活性的马达，所以这种不稳定性在疾病中(诸如癌症)起到一个作用。研究人员将这项研究发表于2014年9月3日的《Nature》杂志上。

活细胞是个化学工厂，它在不断地工作。细胞吸收糖类，如葡萄糖，然后将其分解成小分子，并使用这些小分子来组装，蛋白质，细胞膜和驱动工厂的能量分子。这种循序渐进的过程，被称为新陈代谢，使得细胞能够执行各种功能，还包括了生长和繁殖，并因此创建整个身体。

直至现在，科学家仍然认为，细胞工厂一直以一种规律性的方式在工作，因为它们有充足的糖、其他营养分子和这么多的细胞组成分子供应，而且分子的随机运动可以忽略不计。“这是一个不错的想法，因为即使代谢具有规律性和恒定的，但这仍然难以理解无数的反应是如何相互影响的，” 这项研究的领导者Sander Tans教授说。然而，他的研究小组发现，细胞的代谢活动以一个不可预知的方式在波动，这使得细胞工厂的运作变得更加复杂。

接力赛

研究人员根据两个聪明的选择得出结论。首先，他们同时放大细胞工厂的单一反应，例如糖分解步骤。通过将促进该反应的酶与荧光蛋白结合，他们可以同时记录酶的量和反应速度。此外，物理学家开发出一种新的，自动化的显微镜技术，来跟踪单个大肠杆菌细胞在生长和繁殖期间的生长速率。

研究人员发现，酶生产的随机波动随后导致大肠杆菌细胞中的生长速率的变化。因此，酶数量的一个变化可导致分解反应的速率发生变化，并且这些波动反应被一步一步地传递给所有的后续反应，就像接力赛的一个接力棒，最终细胞的生长被打乱。

根据Tans，这是研究人员首次研究了代谢的动力学和稳定性。这一发现引发了一系列有趣的问题。Tans说：“生物生长似乎远远比人们以前认为的更加混乱。这点与经济增长类似，这种不可预知的波动是家常便饭。难道细胞工作积极性在一定程度上限制了混乱?如果是这样子，那么会怎么样?为什么进化没有能够完全抑制这种混乱，让所有的细胞总是可以快速成长?最后，代谢变化是否在具有不规则生长特性的疾病中发挥作用，例如癌症?”

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