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從19世紀的科學家到現代：相分離理論的演變背後有何故事？
在生物化學領域，生物分子凝聚體是一類無膜細胞器和細胞器亞域，負責在細胞內執行特定的功能。與許多細胞器不同，生物分子凝聚體的組成並不受邊界膜的控制，而是透過一系列不同的過程形成並維持組織。最著名的過程就是蛋白質、RNA和其他生物高分子進行相分離，形成細胞內的膠體乳、凝膠、液晶、固體晶體或聚集體。
19世紀末，隨著科學進步，相分離的概念開始受到科學家的重視，他們探討細胞內聚合物的動態行為及其生物學功能。
科學演變的歷程
微胞理論
微胞理論由卡爾·納吉利於1858年所提出，他對澱粉顆粒的深入研究促成了此理論的形成。納吉利提出，澱粉和纖維素等非晶體物質是由建筑单元（micelles）构成，这些建筑单元以松散的結晶陣列形式排列。水可以在微胞之間滲透，並且在舊微胞之間形成新的微胞。這一理論雖然後來主要用於描述脂質，但其早期的概念仍然影響深遠，例如至今仍將牛奶描述為由“酪蛋白微胞”組成。
膠狀相分離理論
20世紀初，隨著威廉·貝特·哈迪和埃德蒙·比徹·威爾遜對細胞質（當時稱為“原生質”）的膠狀特性進行描述，細胞內膠體作為生物組織的組織原則開始受到重視。哈迪還鏈接了生物膠體的形成和相分離的關係，並指出“膠蛋白在溶劑中以膠體粒子的形式分散，這些粒子相當大以至於形成内相。”這一見解對理解細胞組織有重要意義。
跨學科的支持
在20世紀70年代，隨著列出的傳統細胞生物學家的關注轉向其他領域，農業科學家和物理學家開始著手研究細胞中的相分離生物分子。哈羅德·F·法雷爾發展了乳制品酪蛋白微胞的相分離模型，而麻省理工學院的物理學家坦卡和本內迪克則揭示了液晶蛋白的相分離行為，這進一步推動了對生物分子凝聚體的理解。
相分離的回顧
20世紀末，隨著共焦顯微鏡的進步，科學家們開始發現許多非膜結合細胞腔室的存在，這些腔室被不同稱呼，如“點/突”或“顆粒”。在這段期間，相分離的概念重新被借鑑並應用於細胞的細胞質和細胞核的劃分。隨著生物大分子相分離的證據累積，新的詞彙“生物分子凝聚體”被採用以描述這一過程。
生物分子凝聚體的例子
細胞質中的凝聚體
許多生物分子凝聚體的範例在細胞質中已被確認，例如路易巴迪、壓力顆粒和信號體等。這些組織形成的過程可以是液-液或液-固的相分離，例如澱粉顆粒和肝醣顆粒。
細胞核中的凝聚體
在細胞核中，核仁、核斑和Cajal小體等結構也被認為是生物分子凝聚體，因其形成過程和機制類似。
合成生物分子凝聚體
隨著合成生物學的發展，科學家們開始設計合成的生物分子凝聚體，以便探索細胞的功能和組織。這些合成凝聚體不僅可以用於疫苗和治療劑的傳遞，還可以用來當作生化反應器，助力細胞的高效運作。
“合成生物分子凝聚體的出現讓我們溫故知新，重新審視細胞內部物質的排列和合作模式。”
結論
隨著對生物分子凝聚體的研究日益深入，我們在細胞運作的理解上邁出了新的步伐。然而，這些動態的相分離過程仍需進一步探索。想像一下，未來的科學可能會如何揭示那些尚未被理解的細胞機制？
