في البكتيريا التي تنمو، لا تسبح الجينات المسؤولة عن مصانع البروتين منفردة. بل تتجمع في قطرات سائلة تشبه بقع الزيت في الماء — بدون أغشية، لكن بحدود واضحة. ويتولى بروتين NusA مهمة التكثيف. عندما يتراكم بكميات كبيرة، يلصق أجزاء الحمض النووي المتجاورة، مما يجبرها على التجمع في بؤر. يسمي الفيزيائيون هذه الظاهرة بانفصال الأطوار: تماماً كما تنفصل مكونات تتبيلة السلطة إلى زيت وخل. هذا الانتظام يعني انخفاض الإنتروبيا – أي الفوضى – داخل الخلية. وتكوّن سلاسل البروتين القائمة على الكربون روابط كافية للحفاظ على القطرات. لكن الأهم: أن هذه القطرات حية، فهي تنبض، وتتجمع وتتفكك خلال ثوانٍ. وهذا يفسر تناقضًا طال أمده: الجينات البعيدة على خيط الحمض النووي الطويل تكون دائمًا متجاورة في التجارب، إذ تجمعها هذه القطرات في تكتل واحد. وأصبح من الواضح الآن أن نفس الآلية تعمل في خلايا أجسامنا، من الخلايا المناعية إلى الخلايا العصبية.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.02838
Along the bacterial chromosome, regions called rrn operons contain genes that are transcribed into ribosomal RNA. These operons are among the most transcriptionally active sites in the genome. It has been observed in E. coli that RNA polymerase (RNAP), while binding to these genetic loci along the chromosome during transcription, forms dense clusters, leading to spatial colocalization of the operons within the cell. Recent experimental evidence suggests that liquid-liquid phase separation contributes to the formation of RNAP clusters, with the antitermination factor NusA playing a key role. We present a simulation model to investigate the mechanisms underlying the formation of these biomolecular condensates. We propose that mutual attraction between NusA proteins, which exhibit a miscibility gap at higher concentrations, drives condensate formation via a polymer-assisted condensation pathway, and we demonstrate how these condensates promote the colocalization of rrn operons. Our results reconcile seemingly disparate experimental observations of chromosomal organization reported in fluorescence-based imaging and Hi-C experiments.
في خلية بكتيرية واحدة، قد يصل عدد الريبوسومات إلى 70,000 – وهي مصانع دقيقة تعمل دون توقف، لتجميع البروتينات كما لو كانت على حزام ناقل.
في الخيال العلمي، قد تصبح هذه القطرات روبوتات نانوية مثالية – فهي تتجمع ذاتياً وتتفكك ذاتياً ولا تحتاج إلى تحكم خارجي.