做細(xì)胞培養(yǎng)的意義

 現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞分兩種，一是懸浮細(xì)胞，二是貼壁細(xì)胞。貼壁細(xì)胞依靠重力平貼在培養(yǎng)皿上，包括了絕大部分具有生理學(xué)意義的細(xì)胞類(lèi)型，比如神經(jīng)細(xì)胞，肌肉細(xì)胞，上皮細(xì)胞等等，還有理學(xué)細(xì)胞模型，如癌細(xì)胞，神經(jīng)退行性細(xì)胞等等，現(xiàn)已從單層貼壁細(xì)胞發(fā)展出三維立體的細(xì)胞模型。所以我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室條件下對(duì)細(xì)胞的理解基本上都是建立在重力的基礎(chǔ)上的，但重力卻被完全忽略了。

     忽略了不代表不重要，正如我們常忽略空氣的存在。細(xì)胞受重力作用，整個(gè)生長(zhǎng)形態(tài)都會(huì)變化，尤其體現(xiàn)在微管組織上。現(xiàn)有大部分細(xì)胞雖有三維結(jié)構(gòu)，但真實(shí)形態(tài)像煎蛋一樣，中間細(xì)胞核處凸起，四周慢慢垂下平鋪開(kāi)。這明顯是受重力作用。假如沒(méi)有重力影響，直接決定細(xì)胞形態(tài)的微管組織是否還是如此鋪展，抑或像海膽殼一樣四面八方上下左右無(wú)方向自由伸展？

     那么，細(xì)胞個(gè)體在形態(tài)學(xué)上的變化肯定會(huì)影響整個(gè)組織，器官，乃至生物個(gè)體的形態(tài)學(xué)。另外，從人的發(fā)育來(lái)看，我們都是在重力環(huán)境下完成發(fā)育的，雖然重力可能對(duì)發(fā)育過(guò)程的信號(hào)通路沒(méi)有影響，但失去重力的引導(dǎo)，諸如生長(zhǎng)因子之類(lèi)的發(fā)育關(guān)鍵蛋白是否能沿某種梯度傳遞，讓細(xì)胞逐步發(fā)育成現(xiàn)有人類(lèi)的樣子？抑或關(guān)鍵蛋白在細(xì)胞間的傳輸完全沒(méi)有了方向，導(dǎo)致發(fā)育失敗抑或是發(fā)育成超級(jí)人，在進(jìn)入太空時(shí)代前，這都是人類(lèi)必須要面對(duì)的問(wèn)題。

     另一方面，細(xì)胞本質(zhì)上是個(gè)跟外界頻繁進(jìn)行物質(zhì)與能量交換的熱力學(xué)系統(tǒng)。現(xiàn)有的細(xì)胞學(xué)研究主要集中在細(xì)胞的分子機(jī)制上，但缺乏從物理學(xué)本質(zhì)上的討論，比如如何從熱力學(xué)角度看待細(xì)胞，如何從重力下看細(xì)胞，都很少涉及。無(wú)重力或微重力的太空環(huán)境，給我們提供了絕佳的條件，去研究純熱力學(xué)環(huán)境下的細(xì)胞生物學(xué)，即單純由分子的熱力學(xué)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的生命現(xiàn)象。