很久一段時間以來，研究人員都已經知道：一段由單細胞原生動物生長構成的長纖維螺管，如果一克對一克地比試，甚至比一個汽車引擎更有力。然而，他們最近發現，這樣的螺管遠比想象的有力得多。此外，研究人員還對這種顯微級的“馱馬”背后的過程有了更深的認識。

懷特海研究所的科學家 (波士頓，馬薩諸塞州，美國；www.wi.mit.edu)，麻薩諸塞州技術研究所(麻州理工學院；波士頓，馬薩諸塞州，美國)，海洋生物學實驗室 (伍茲霍爾，馬薩諸塞州，美國)和伊利諾伊大學芝加哥分校 (美國) 對一種被稱為鈴蘭屬鐘形蟲的原生動物開展了一項研究。“這些研究成果有雙重意義”，與MIT’s生物工程室成員Matsudaira同在一起的懷特海實驗室 Paul Matsudaira博士的一個研究生Danielle France說，“首先，他們給我們一個概念：即單個細胞能如何設法產生如此巨大的力量；第二 ，它們為工程師提供了線索，啟發他們如何利用這些機制來構造納米尺度的設備”。

由安東•萬•列文虎克通過手工制作的顯微鏡首先注意到原生動物鈴蘭屬鐘形蟲至今，科學家知道昆蟲——這種納米彈簧大約有 300 年。在單細胞的鐘形蟲中彈簧是一個會收縮的纖維團，被稱為牽縮絲，它操縱著莖長度。當休息的時候，莖被延長，就像被拉伸的電話繩。當它縮短的時候，牽縮絲一瞬間地向后收縮，形成緊縮的卷。為了探究鐘形蟲的收縮力量有多大，研究人員利用了一個獨特的顯微鏡給彈簧加上一個額外的負荷。由海洋生物實驗室的Shinya Inoue博士和他的同事制作的這種顯微鏡，使用一個施壓平臺來增加離心力以對抗這種原生動物產生的力量。

過去，研究員已經測量了鐘形蟲的力量，鐘形蟲用40納牛頓的力量，以每秒8 cm 的速度收縮其彈簧時，衡量的單位相對于生物學過程來說太大。(該測量，如果與汽車引擎的大小依比例來決定時，鐘形蟲比兩部汽車引擎的力量還大) 。然而，當France女士采用離心分離機顯微鏡時，她發現了彈器收縮時能夠對抗的力量高達 300納牛頓。“這是我們能目前能測試到的最大的力量”，France女士評論道，“我們懷疑它甚至更有力”。

France女士和同事們還給出了引擎的燃料來源，鈣，和組成莖一個關鍵蛋白質之間的重要聯系。該蛋白質——中心粒(centrin)——屬于一類從綠藻到人類的機體中都可發現的蛋白質。當科學家將一種作用于鐘形蟲中心粒的抗體注入細胞內后，彈簧便不再能夠收縮，這表明該細胞使用了一個有力的以中心粒為基礎的機構，這與其它已知的細胞引擎不同。

“當它開始創造超微裝置時，那是一個極棒的運動機械”，France小姐說，“它并不需要電，這是一個只需簡單的化學環境改變就產生運動的途徑。在這里，鈣離子的一個簡單改變就會使這個彈簧有力量”。研究人員現在正在實驗室中為復制這一個過程進行技術開發。

這研究由美國陸軍贊助。France女士于2005年12月在舊金山的美國細胞生物學學會第 45屆年會上展示了她的研究結果 (加利福尼亞州 ，美國)。

懷特海研究所>>www.wi.mit.edu