共性和氢原子对细胞形状的等效性是什么？

预测模型是炼金术和化学的区别。每个人似乎都同意，简单的，定量的预测模型，在物理学中看到的类型，是我们应该争取在细胞生物学。

仅仅收集某种程度上“参与”或“需要”某一特定过程的基因和蛋白质的列表可能会产生大量的论文，但它并不能告诉我们该过程是如何工作的。为此，模型是必需的。当然，问题是，大多数细胞过程，如细胞形状、运动和分裂，看起来非常复杂，甚至不知道从哪里开始。

这一复杂性问题在一代人以前就在分子生物学中面临，这个解决方案是由DelBr UCK和“噬菌体组”提供的——集中在非常简单的最小系统上，并找出它们是如何工作的，然后将这些理解扩展到更大的系统。

这一策略，反过来，灵感来自物理和物理化学的例子。一个经常被引用的例子是氢原子——如果你想建立原子结构的模型，从氢这个最简单的原子开始是有意义的。

那么细胞生物学中的氢原子是什么？让我们想想细胞的形状。什么形状最简单，从最容易理解的意义上说？很明显的答案是一个球体，但事实证明建立一个完美的球体是相当棘手的。我认为杆状细胞，包括细菌和酵母样的S.pombe，是最简单的细胞形状，因为这些形状可以由基于物理和已知分子过程的简单规则生成。

使用旋转曲面很容易描述这些形状，这使得开始构建模型变得很容易。此外，这些细胞壁是刚性的，这意味着表面可以作为研究细胞内过程的固定边界条件。

对于习惯于与哺乳动物培养细胞一起工作的细胞生物学家来说，这些棒状细胞似乎不寻常，事实上，问一下从棒状细胞中吸取的经验教训有多少会延续到组织培养板上看到的活的“团块”上，是一个公平的问题。

关于氢也有同样的论点——碳原子或金原子不仅仅是一个放大的氢原子，事实上这些大原子的轨道结构要复杂得多。然而，从研究氢学到的基本原理对于理解更复杂的原子是至关重要的。

这不仅仅是我们从研究最小系统中得到的一般原理。历史也告诉我们，简单的系统是开发新技术和方法的良好试验台，可以应用于更大、更复杂的案例。用于理解氢的工具，特别是数学模型，立即被应用到其他原子上，并取得了巨大成功。

特别是在数学和计算方法方面，杆状细胞似乎在细胞生物学中扮演着这样的角色。一年一度的植物和微生物细胞骨架Gordon会议已成为细胞生物学计算方法的主要论坛之一。让我印象深刻的是，在这次会议上，几乎所有的发言都是以数学建模和定量图像分析为基础的。

这是自发发生的，不是因为从现在开始有人说这个会议必须是定量的，而是因为讨论中的大多数细胞都是简单的杆状，再加上简单对称的刚性细胞壁，比其他形状更复杂、动态变化的细胞类型更容易达到定量水平。

对细菌和酵母细胞形态的定量和数学研究的激增不仅对细菌学家和酵母学家有利。真正需要关注这些研究的人是对其他细胞形态感兴趣的研究人员。例如，在发育生物学中，仅仅产生不同的基因表达模式是不够的，在某些情况下，细胞必须呈现不同的形状来驱动形态发生和支持其自身特定的生理功能。

细胞形态问题是发育生物学领域最为回避的问题之一，其原因显而易见，研究难度很大。同样，在干细胞治疗中，我们真的需要了解当干细胞分化为神经元或胰岛细胞或任何医生命令的细胞类型特定的形状。为了使干细胞治疗超越炼金术阶段，我们需要预测模型。但哺乳动物细胞在体内的形态如此复杂，在这些复杂的情况下，如何进行形态形成的研究尚不清楚。我们必须从棒状物中寻找灵感。