正文
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在生活中，
延时摄影
常用于观察长时程的动态变化，这几位科学家也采用了这一策略来观测P颗粒的运动。他们把便于观察的荧光蛋白连接到P颗粒里的代表蛋白质上，通过延时拍摄荧光蛋白的位置来掌握P颗粒的动态。
有趣的是，观测结果显示，P颗粒并不是一粒粒地慢慢朝细胞后侧移动，而是先逐渐“蒸发”不见，然后再慢慢于细胞后侧重新凝聚。这说明
在胚胎细胞分裂的过程中，P颗粒经历了先解散后凝聚的过程
（视频1）
。
为什么P颗粒最后都乖乖地只在细胞后侧重聚呢？Brangwynne博士等人又发现，P颗粒在细胞分裂时“跑偏”的方向正好与另一种“跑偏”的蛋白质MEX-5相反。而如果让MEX-5在细胞里均匀分布，P颗粒也就相对应地、均匀地待在细胞里了。
我们可以用水的液化来类比这个肉眼看不见的细胞内事件。假设有个箱子，内部温度从左到右逐渐增高，我们在其中放入一个装满水蒸气的瓶子，于是瓶子左边温度低而右边温度高。几分钟后我们将会发现在瓶子左侧，水蒸气遇冷液化成了小水珠
（图1）
。而在线虫胚胎细胞中，如果把解散的
P颗粒类比为水蒸气，MEX-5蛋白的不均匀分布就是造成水蒸气只在单侧凝结的温度梯度。
图1. 一个装满水蒸气的瓶子放置于有着梯度温度的盒子里，低温侧的水蒸气液化成水滴。（来源：作者手绘）
更有意思的是， Brangwynne博士和同事们还利用一系列精巧的实验证明了
P颗粒在细胞质中确实有如水一般的液态特征
：它们大多呈圆球形，具有表面张力并且在受压的情况下会在细胞内流动、交融
（视频2）
。
视频2. 如果用两块玻璃片挤压摩擦线虫卵细胞，就会观察到受到剪应力（shear stress）的P颗粒在细胞质内像液滴般游动，较小的P颗粒还会汇聚成“大水滴”
[1
]
这篇2009年的论文不仅精妙地回答了胚胎细胞分裂时P颗粒的不对称分布之谜，更揭示了无膜细胞器在细胞质中会以液态存在的现象。这个结论就像是一颗石子投入平静的水面，激起了层层涟漪：后续的许多研究发现，除了P颗粒以外，中心体、应激颗粒、核仁等无膜细胞器也以液滴的形式存在。当然，人们还想知道，这种液滴形态是如何产生的？这种液体特性会对无膜细胞器发挥功能带来什么影响？
无膜细胞器利用“液-液相分离”召集“工作人员”，搭建“办公区”
不知大家注意到没有，液体形式存在的无膜细胞器其实也身处于同是液态的细胞浆
（cytosol）
或核液
（nucleus sap）
中，且互相有着清晰的界限。这种
液体和液体之间互不相溶
的现象并不稀罕，比如喝汤时浮在表面的香油，分层的高颜值鸡尾酒等。在教科书上，这种现象被称为
“液-液相分离”
（liquid-liquid phase separation）
。正是这种现象，完美地让无膜细胞器有了相对独立的办公场所，能更高效地完成任务。
但
无膜细胞器本身又是如何成为液态的呢
？无膜细胞器中有大量蛋白质、DNA和RNA，如果单独把这些物质拎出来，并发现它们也都能在溶液中液-液相分离，也许就能还原这些成分在细胞里凝聚成液滴的过程了。其实研究蛋白质结构的科学家早就知道，某些提纯的蛋白质能在高浓度的情况下于溶液里产生液-液相分离，所以从方法上要回答这个问题不算复杂。很快，研究者们报告了一系列现象：一些无膜细胞器中的组成蛋白以及有着简单重复序列的RNA和DNA能在细胞外形成如油滴般形态
（图2）
。
图2. P颗粒中的LAF1蛋白，核仁中的GAR-1ΔN蛋白，应激颗粒中的FUS蛋白都能在细胞外呈现液-液相分离
[2-4
]
那么，
这些无膜细胞器的组成成分为什么会“液化”呢？
这是个很有实用价值的问题，因为我们一旦掌握了其中的规律，就有希望调控无膜细胞器的形成。以蛋白质为例，相比于平时如“气体“般的弥散分布，蛋白质化为液态后，相互接触得更多。所以，反过来说，如果能让蛋白质连接得更紧密，就自然能促进其形成液体。
有三种情况能促使蛋白质化为液体。首先，蛋白质的量越多，越容易形成液体；其次，蛋白质本身越黏就越容易粘上更多的同伴；最后，如果蛋白本身具有疏水的特性，那就天然地不容易和水互溶了。第一和第三个特质都比较容易控制或预测，第二个特质就比较有趣了……
究竟什么样的蛋白是“黏哒哒”的呢
？这个问题的答案仍在不停地完善中。原因可能有许多，其中最主要的是，这些蛋白上要有方便与别的蛋白“牵手”的黏性位点。举个例子，如果组成蛋白质的氨基酸序列太单一，那这个蛋白质就很难被包装成固定的三维结构，这样的“百变蛋白”会像粘合剂一样吸引其他蛋白或核酸
（图3）
。不仅如此，有
简单重复序列结构
的RNA也会自带黏性，出现液-液相分离
（图4）
。
图3 . 有简单氨基酸序列存在的蛋白不容易被包装成固定的结构，如该蛋白两端的结构域，像两支灵活的手“呼朋引伴”
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