我们居住的地球为人类生存提供了适宜的自然环境。空气、水、阳光、食物……这些因素构成了我们赖以生存的环境。环境对于生命来说至关重要，即便是细胞内保障生命正常运转的、最微小的分子核组织也紧紧依赖其所处的环境。
图注：人类核孔复合体的模型描述了核孔复合体的三个环的主要蛋白质。细胞质环呈蓝色和黄色；内环是橙色和粉红色的；核质环是浅蓝色和金色的。（ Credit: Anthony Schuller）
在生物医学领域的科学研究中，科学家经常通过纯化细胞成分，如蛋白质或细胞器，以便对其进行单独研究。然而，最近发表在《自然》杂志上的一项新研究表明，这种做法可能会极大地改变所研究成分本身，从而影响研究结果的准确性。
在人类和动物等真核生物中，细胞的大部分DNA储存在称为“细胞核”（nuclear）的圆形结构中。这种细胞器被核膜所包裹起来，从而将细胞核中的遗传物质与填充细胞其余部分的粘稠液体分隔开来。但是遗传分子仍然需要一个进出细胞核的“道路”来发挥作用，比如基因表达。这种孔被称为核孔复合体（the nuclear pore complex ，NPC）。成百上千个这样的孔嵌在核膜中，形成了分子通进出的通道。
相对于人体来说，核孔复合体很小，但它却是细胞中最大的结构之一。它由大约500个蛋白质组成，这使得它的结构很难解析。以往，科学家们用X射线结晶的方法将其分解成单独的组分，来分别进行研究。在这项研究中，研究人员更强调在天然环境中分析复杂分子的重要性。他们采用了低温聚焦离子束（cryo-FIB）铣削和低温电子断层成像（cryo-ET）两种最前沿的方法，将冷冻的结肠细胞切成薄层，从而捕获了包括NPC在内的细胞的横截面。这种方法没有搅扰细胞的内部环境，没有人工操作处理细胞的过程。
经观察发现，核孔复合体中心通道的最内侧环状结构比以往认知所了解的要宽得多。在自然环境中时，它可以打开到57纳米，比之前估计的体积增加了75%。该研究的联合高级作者、麻省理工学院教授Thomas Schwartz说：“科学家们普遍认为大分子足够稳定，可以在细胞内外维持其基本性质，但我们的发现推翻了这一假设，证明细胞环境对NPC等大型结构有重大影响，这是我们开始研究时没有想到的。”
“这一新发现表明，NPC可能具有难以想象的结构灵活性。这对于细胞适应不断增长的运输需求可能很重要。”德国亚琛工业大学生物化学教授Wolfram Antonin说。
接下来，研究团队希望进一步研究核孔复合体的大小如何影响分子的通过。如果这个孔足够大，可以让完整的病毒（如HIV）进入细胞核，那么同样，在医疗药品中，只有特定大小的药物分子才能够进入细胞，接触到DNA。
Schwartz特别想知道是否所有NPC都是同样大小的，还是在不同物种或细胞类型之间存在差异。他说：“我们总是操纵细胞，并将单个成分从它们的原生环境中分离出来。现在我们知道，离开了原有的生长环境，这些成分可能会产生想象不到的变化。”
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