我们都知道，有些液体相互混合得很好，而有些则不行。例如，将一汤匙醋倒入水中，只需短暂搅拌即可将两种液体完全混合。但是将一汤匙油倒入水中油会聚结成小滴，无法如何搅拌也不混合。
近年来，人们已经知道某些蛋白质的行为类似于液体，而某些液体的蛋白质却不会混合在一起。然而，关于这些液体样蛋白如何影响细胞内部的结构与行为却知之甚少。
不会混合的两种液体（如油和水）之间的分离被称为“液-液相分离”，是工程学、化学、物理学中的基本概念，这对许多蛋白质的功能至关重要。”生物学家发现“相分离”在细胞生物学中无处不在。
这样的蛋白质不溶解在细胞内。相反，它们可以与自身或与数量有限的其它蛋白质凝结，从而使细胞能够将某些生化活性区分开，而不必将其包裹在膜结合的空间内。在分子生物学中，对具有液态性质的相分离形成蛋白质的研究是一个快速发展的领域。
研究人员说，“我们对液态蛋白质TPX2的行为感到好奇。这种蛋白质与众不同的是，它不会像以前观察到的那样在细胞质中形成液滴，而是似乎在称为微管的生物聚合物上发生分离。”“TPX2是制造微管分支网络所必需的，这对于细胞分裂至关重要。TPX2在某些癌症中也过表达，因此了解其行为可能具有医学上的意义。”
在上面动画所示，一项桌面实验显示了细线上甘油的均匀涂层如何转变成珠子。从甘油小瓶中快速拔出导线（左）会导致涂层变厚，且珠子更大、间距更宽，而缓慢拔出（右）会导致涂层更薄且珠子更小、更紧密。
一个微管是呈棒状的线性细丝。在细胞分裂过程中，新的微管会在现有微管的侧面形成，从而形成分支网络。新的微管将要生长的位置以凝结的TPX2小球标记。这些TPX2小球会集合产生微管生长所必需的其他蛋白质。
为了找出TPX2小球如何在微管上形成的答案，他们决定尝试观察实际过程。首先，他们修改了微管和TPX2，使每个微管和TPX2发出不同的荧光色。接下来，他们将微管放在显微镜载玻片上，加入TPX2，然后观察会发生什么。他们还使用一种称为原子力显微镜的强大成像方法以非常高的空间分辨率进行了观测。
如图所示普林斯顿大学科学家发现，表面张力驱动液体状蛋白TPX2形成小球，在细胞分裂过程中成核成分支微管的形成。其中TPX2（绿色）在显微照片上的微管（红色）上有一个1微米的比例尺珠。
研究人员说：“我们发现TPX2首先包裹整个微管，然后分解成均匀间隔的液滴，类似于晨露包裹蜘蛛网并分解成液滴的方式。”
研究发现，发生这种情况是由于物理学家称为的Rayleigh-Plateau不稳定性。许多人可能不知道Rayleigh-Plateau，但实际上都熟悉这种现象，它体现了为什么从水龙头掉下来的水流分解成小滴，为什么在蜘蛛网上均匀地覆盖一层水分开的珠子等。研究人员说：“在分子生物学的纳米级世界中，发现这样的日常物理学是令人惊讶的。”
如上面动画所示，荧光显微镜显示TPX2（绿色）从微管（未显示）上的均匀涂层过渡到离散的珠子。比例尺1微米，时间以秒为单位。
在扩展他们的研究后，研究人员发现微管上TPX2小球的间距和大小取决于初始TPX2涂层的厚度，即存在多少TPX2。这可以解释为什么在过表达TPX2的癌细胞中微管分支发生了改变。“通过模拟表明，这些液滴比在整个微管上均匀覆盖或结合蛋白质是一种更有效的分支方法。”
该研究结果发表在今天的《自然-物理》杂志上。
参考：Ahydrodynamicinstabilitydrivesproteindropletformationonmicrotubulestonucleatebranches,NaturePhysics().
