单细胞藻类为科学家担当天然微型驮马

        单细胞藻类可通过光的引导，被人们作为一种微型驮马使用，从而为那些正忙于寻找新型微机械工具的科学家们提供了一种全天然的解决方案。

        搬运笨重物品是份累人的工作，因此请卡车司机来帮忙是必然的事情。反过来说，移动一个过于细小的东西则是一种对自身的挑战，在微型搬运工不存在的情况下，研究者就需要找到一种创造性的方法，来引导微纳米尺度下的物体运动。通常来说，自然界本身就存在着很多美妙的解决方法。目前，国际上已有几个研究小组将其研究目标集中于分离、加工和重组系统，这些系统借助的是那些能为肌肉收缩或鞭毛运动这类生命过程提供能量的蛋白质。由George  Whitesides领导的哈佛大学研究小组所使用的方法更是巧妙，他们已经寻找到一种称之为“微型驮马”的生物体，其思路就是让整个生物体来参与工作，而不是通常使用的仅是对生物体的“发动机”进行复制或者移植，而通常来说，这种复制或移植是一种一种费脑费力的工作。

        哈佛大学研究小组使用的生物是一种名为“莱茵衣藻”(CR)的单细胞藻类，它通过双鞭毛的运动能使身体移动速度达到每秒200微米。该研究小组近期发表了一篇名为“微型牛”的研究论文；其领头作者、博士后Doug  Weibel表示：“CR不仅易培养，而且还具有另一种优势：它有感应光的能力，这正是我们的感兴趣之处，因为这样以来我们可以用光来进行引导。它还具有引导运动的其它显性特征，例如趋化性、趋地性等。因此，我们就尝试在光方面做些工作，如果不成功，我们还可以看看别的方面有无效果。”

        Weibel和他的同事将聚苯乙烯球状物与固定于CR细胞壁的光解性化合物聚合体进行配对，然后使用LED光线引导海藻通过从生的聚苯乙烯球状物。这些细胞很有准备地就把单个球状物识别出来，能很容易地在两个光源之间来回移动，从而显示出对外来刺激变化具有很高的灵敏性和快速的反应性。在整个过程这些球状物都能保持联结状态；但当用紫外光照射时，化合物聚合体的化学键就会断裂，从而导致球状物的去除。这些球状物通常不对全速运动产生障碍，甚至对更大型的物体而言也可能如此。Weibel  说：“我们已经观察到一些细胞可以携带是自身体积两倍的物体进行移动；细胞可携带小型物体移动几十厘米，当然也可能携带更大型的物体移动这么远的距离，只是速度要变得慢起来。”

        这种“微型搬运工”还具有多方面的潜在应用价值，例如可作为生物传感器使用。在这里，功能化的藻类能散布于实验样品中用于收集或检测小型分子或者微生物，然后收集这些藻类再做进一步分析。然而，更直接的是，Whitesides研究小组试图更深入地解释何种东西将CR进行了标记，他们现在正开发一种工具，当藻类针对外界不同刺激和温度变化时，鞭毛的力量就会随之发生变化，这种工具就能把鞭毛力量的具体变化测量出来。Weibel说：“我们对它们如何'看’的非常感兴趣，它们有一只简单的但包含一系列光感受器的眼睛，但至于细节性的系统功能如何我们并不清楚。我们认为，通过运用我们正在构建的这一工具，可以收集到大量信息，它们是关于这只眼睛如何工作的，很可能，还包括在这个生物体中能量是如何变换的。”

        注：夏雨译自2005年10月号的《自然-方法学》，版权为英国NPG出版集团所有。 (责任编辑：泉水)

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