科学家用《星球大战》创意演绎精子和卵子结合过程

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北京时间10月31日消息,据国外媒体报道,人类生殖细胞的结合过程好难视觉化,但一群科学家利用《星球大战》的创意,制作了一段充足趣味性和知识性的视频,共同意外地揭示出一个多 多 多新的发现。

演绎精子和卵子结合过程演示视频:点此观看

这段时长3分钟的视频名为《人之初》(The Beginning),是美国韦斯生物启发工程研究所创始人兼主管唐纳德·因格贝尔(Donald Ingber)和同事查尔斯·莱利(Charles Reilly)的作品,后者曾与“公园路后期制作公司”(Park Road Post)的电影导演彼得·杰克逊(Peter Jackson)公司企业合作 过。

“我我着实科学和公众之间处在巨大的鸿沟,后来在学校里,科学被描述为机械式的、还要死记硬背的东西,而就定义而言,后来你能记忆它,那它就都有 科学,”因格贝尔在声明中说,“科学学对未知的追求。亲们有责任与大众接触,向亲们传达探索和发现的乐趣。幸运的是,电影工业后来在这方面做了很出色的工作。”

于是,通过科学与电影艺术的结合,因格贝尔和莱利将自然奥秘以并都有全新的最好的办法 呈现在亲们头上,亲们甚至用全新的视角揭示了其中一个多 多 多分子过程的假说。这段视频及相关的新发现发表在《ACS纳米》(ACS Nano)期刊上。

在视频中,因格贝尔和莱利选取了太空科幻电影《星球大战》的创意,大批摆动尾巴、奋力游向卵子的精子像极了飞向死星的X翼战机。这亲们说因此一场“精子大战”,数百万精子展开激烈竞争,角逐进入卵子的后来。

制作另一个多 多 的科学视频,关键在于保持趣味性和科学性。精子尾巴的摆动模式十分复杂化,还要建立从单个原子到细胞水平的多层生物学模型。打个比方,这就像一开始英文英文呈现的是帝国大厦的全貌,因此逐渐放大,最终看清维持这座建筑物稳定的单个螺栓。

“我我着实创造一个多 多 多准确的生物模型,和用计算机在电影中描绘一个多 多 多可信度高的生命是很你是什么的,让人要不断地检查并修改你的虚拟作品,直到它与实际物体的外形和移动最好的办法 相符,”莱利说,“不过,从生物学层厚,什么模拟还还要与已有的科学数据,以及此前后来被实验证实的理论模型吻合。”

为了制作其他视频,研究者将基于物理学的电影动画软件和分子动态模拟软件结合起来,还还要确保不同尺度上的运动准确无误。

视频中最引人注目的是对精子鞭毛轴丝(axoneme)的描绘。鞭毛轴丝是一个多 多 多长管状价值形式,由9对微管以圆柱形包围1对微管组成,一个劲延伸到精子的整个尾部。视频显示了鞭毛轴丝怎样通过弯曲和拉伸为精子尾部提供动力。再更进一步观察,都还要就看鞭毛轴丝具有被称为“动力蛋白”(dynein)的蛋白质。动力蛋白是并都有马达蛋白,能将三磷酸腺苷(ATP)中高能磷酸键的化学能转化为机械能。在鞭毛轴丝内,一排排动力蛋白沿着微管同步移动,就像水手们共同划桨,最终使精子也能向前游动。

正是在这里,研究者发现了一个多 多 多新的分子过程。在创作分子马达的三维动态模型时,研究者发现,当力量施加在动力蛋白分子的结合位置——化学键断裂和能量释放的地方——时,动力蛋白分子中一个多 多 多特殊的铰链区域也会同步移动。此前科学家还从未观察到其他问提。

这段视频也再一次提醒亲们,生物系统具有层厚的机械水平,甚至都还要一个劲细化到原子层次。这段视频发表在纳米技术期刊《ACS纳米》上暂且偶然;或许在不久的将来,科学家就能在其他尺度上操纵甚至打科学发明分子机器。