微管的“踏車”運動是微管在細胞質膜上的最常用的“交通方式”。所謂“踏車”運動，是微管通過前端的聚合生長和后端的解聚縮短實現(xiàn)的平移運動。“踏車”運動很早就被觀察到，但是科學家一直忽視了這種運動和微管集體有序化的聯(lián)系。在最近出版的著名學術期刊美國《國家科學院院刊》（107：11709：2010）上，南京大學馬余強教授課題組完成的一篇研究論文指出了這種踏車運動在導致微管集體有序化的重要作用。

 

科學家在1962年就通過顯微鏡發(fā)現(xiàn)植物細胞皮層高度有序的微管結構，這種結構在細胞的形態(tài)發(fā)生中起著重要的作用。但是這種結構是如何自發(fā)形成的，科學界一直不是很清楚。不久前有人通過實時的熒光顯微技術觀察到微管在質膜上的踏車運動，并且這種踏車運動會導致“交通事故”———微管之間出現(xiàn)相互碰撞。南京大學物理學院的07級博士施夏清和導師馬余強教授，通過研究這種“踏車”運動及其導致的“交通事故”，發(fā)現(xiàn)皮層微管的有序化機制正是蘊含在其中。微管之間碰撞的發(fā)生會導致微管前端生長的停止，而后端的解聚縮短一直在進行，從而發(fā)生“交通事故”的微管就會在系統(tǒng)中“消失”。最后只剩下排列非常整齊的微管，在這種情況下，“交通事故”的發(fā)生率大大降低。

 

更為奇妙的是，細胞可以通過分子信號來改變踏車的運動速度、踏車的長度等等實現(xiàn)實時調控系統(tǒng)的“交通狀況”，從而誘導新穎的有序———無序轉變。作者通過建立理論和模擬模型再現(xiàn)了系統(tǒng)的“交通狀況”，并指出在什么樣的條件下系統(tǒng)會進入完全有序的狀態(tài)。同時研究指出有序———無序的轉變可能是連續(xù)的，也可能是突發(fā)非連續(xù)的。這些研究揭示了細胞尺度自組織的一種重要的有序化機制，有助于生物學家理解微管出現(xiàn)自發(fā)有序的微觀調控機制。