每一个生物都会从掠食者，蚂蚁到面包屑，向阳光下移动。但在最基本的层面上，科学家仍在努力掌握我们自己的细胞如何建立，移动，运输和分裂背后的物理学。

允许有机体移动和改变形状的机制是生命所固有的，它们都是物理学所固有的，”芝加哥大学物理学教授玛格丽特加德尔说。“尽管它们对我们对生物学的理解有多重要，但其中很多仍然知之甚少。”

Gardel领导了一项创新的研究，该研究首次重建细胞分裂机制 - 在细胞外部。该实验由博士后Kim Weirich领导，于5月21日在“美国国家科学院院刊”上发表，帮助科学家了解细胞开展日常活动的物理过程，并有朝一日可以带来医学上的突破，为新种做出创意。材料甚至人造细胞。

“细胞如何分裂是试图创造生命的最基本方面之一，这是我们数百年来一直试图理解的东西，”研究资深作者Gardel说，他结合了物理学和生物学来研究如何细胞自我改造。

细胞在身体中移动，但是一些最复杂的运动发生在细胞内部，因为它从一个地方运送成分和供应物，变平或膨胀，并分裂以重建自身。这种舞蹈的关键参与者之一是肌动蛋白，一种将自身组装成棒和结构的蛋白质。

加德尔的团队想要了解肌动蛋白作用背后的物理学。因此Weirich转向了科学家对这个问题的主要方式之一：采取成分并尝试在细胞外构建它们。

Weirich分离出肌动蛋白，看着它们形成呈杏仁状的液滴。当Weirich添加肌球蛋白(肌肉中常见的“运动”蛋白质)时，它们会自发地发现液滴两端之间的中心，并将液滴夹在两端。Gardel说，他们对这个过程感到非常震惊。“这没有先例。它看起来就像驱动细胞分裂的纺锤。”

与UChicago物理学家Thomas Witten和化学家Suriyanarayanan Vaikuntanathan一起工​​作，博士后研究员Kinjal Disbas模仿了物理学。

当在液滴中时，棒状肌动蛋白分子喜欢平行排列以最小化冲突，形成杏仁形状。较长的肌球蛋白分子更喜欢聚集在中心，以便它们仍能保持与肌动蛋白平行。但随着更多的肌球蛋白聚集，它们开始粘在一起，形成有利于倾斜而不是保持平行的簇 - 因此它会捏成两半。这是第一次详细了解一个细胞如何完成这项任务。

Gardel说，观察这个过程 - 生物如何利用液滴的结构来形成更多的生命 - 不仅令人着迷，而且非常有用。虽然蛋白质的类型在细胞分裂方面不同，但基本原理可能类似。“这是你需要知道的事情，想象为伤口建造像人造组织这样的东西，”她说。

“最终，生物学中的大量问题是关于分子的合奏是如何协同作用的，”她说，“因为这些通常是内部发生化学反应的材料，所以它们很难建模。这类研究允许我们有机会探索发挥作用的基本原则。“