潦草的 X 和 O 在哈瓦·拉辛·蒂亞姆身後的白板上跳舞。
乍一看，它們看起來很像足球劇本中的圖畫。但蒂亞姆不是足球教練，這些塗鴉並不描繪球員——它們代表細胞和他們的環境。斯坦福大學生物物理學家蒂亞姆勾畫出了免疫細胞可能去哪裡尋找微生物的想法。
她對細胞的物理學很著迷：它們如何移動和變形，以及塑造它們行為的物理規則。這項研究深入探討了生物學的基本問題，可能對人類健康產生影響。例如，如果科學家有一天能夠物理控制體內的細胞，他們就可以將免疫細胞發送到感染部位或阻止腫瘤擴散。
但這只有通過揭開細胞運動機制的神秘面紗才有可能實現。 “如果我們想要操縱細胞，我們就需要了解它們是如何工作的，”蒂亞姆說。
普林斯頓大學生物工程師 Clifford Brangwynne 表示，這“無疑是一個重要的研究領域”。他說，人們有時會誤解，認為生物學是一個神秘的宇宙，在某種程度上超出了物理定律的運行。但支配無生命世界的物理規則也在生命系統中發揮著作用。
這個話題一直讓蒂亞姆好奇不已。去年夏天，她提交了三份資助申請，她的潛在項目可能會朝著一些令人驚訝的方向發展。在一份報告中，蒂亞姆提議與一位研究螞蟻行為的生物學家合作。是的，昆蟲。對於研究免疫細胞的人來說，這聽起來有些不可思議。
但蒂亞姆說，她的實驗室研究的細胞——一種稱為中性粒細胞的白細胞，可以尋找並消滅危險的微生物——與螞蟻有一些共同點。兩者都沒有中央控制系統告訴他們如何完成工作。相反，第一波螞蟻獵人會找到食物來源，然後留下化學麵包屑的踪跡供其他螞蟻追踪。同樣，中性粒細胞會留下化學痕跡以增強其作用。蒂亞姆說，這種集體行為，即個體之間的相互作用影響群體行動，已經在螞蟻身上得到了充分研究。 “我們可以從中學到很多東西。”
現在，她想知道中性粒細胞最終對其發現的微生物所做的事情——吃掉它、毒害它、捕獲它——是否會影響後續細胞的搜索行為。
那種學習和提出問題的渴望——關於科學和她自己——的暗流貫穿了她的整個職業生涯。蒂亞姆在塞內加爾長大，後移居法國攻讀本科和研究生學位。她的博士學位。工作圍繞著理解細胞核如何影響細胞的運動能力。蒂亞姆說，當時關於細胞遷移的傳統觀點在很大程度上忽略了細胞核。科學家認為爬行細胞需要三個基本步驟。他們伸出一隻“腳”，將其固定在附近的表面上，然後縮回後部，將細胞體向前拉。 （想像一下蝙蝠俠用他的可伸縮抓鉤快速爬上建築物的一側。）
但蒂亞姆說，這種很大程度上二維的視圖忽略了細胞的 3D 環境。當然，細胞可以沿著平坦的表面爬行，但是當它們需要擠過狹窄的地方時怎麼辦？蒂亞姆的團隊通過讓細胞穿過越來越小的毛孔的實驗，在自然通訊2016 年，細胞核有助於確定免疫細胞是否可以在有限的環境中遷移。將細胞運動與將塑料袋穿過小孔進行比較。如果袋子裡裝的是獼猴桃，它可能裝不下。
蒂亞姆和她的同事發現，細胞有辦法在一定程度上使細胞核變形。細胞破裂細胞核周圍的膜並擠出一些內臟，使整個細胞更容易通過收縮滲出。這就像壓碎獼猴桃，直到毛茸茸的外皮破裂，果實變得鬆軟而不是堅硬。現在它可以擠過更小的空間。蒂亞姆說，在這項工作之前，沒有人證明原子核有這樣的行為。
後來，在馬里蘭州貝塞斯達國立衛生研究院克萊爾·沃特曼實驗室進行博士後工作期間，蒂亞姆繼續對細胞核進行研究。在 2020 年的一篇論文中美國國家科學院院刊，她和她的同事報告了生物學中一個更奇怪的方面，稱為 NETosis 的細胞防禦機制。這是中性粒細胞物理捕獲入侵細菌、真菌或病毒的一種方式。病原體潛入體內，突然間它們就被困住了，就像被漁網困住的海豚一樣。但這張網是由 DNA 構成的：免疫細胞會釋放出自己的遺傳物質來捕獲微生物。 “這是一種瘋狂的現象，”蒂亞姆說。
科學家們於 2004 年首次報告了 NETosis，但他們並不真正知道它是如何運作的。這就是蒂亞姆團隊所採取的做法。研究人員利用尖端顯微鏡和基因編輯技術，概述了從細胞 DNA 堆積在細胞核內到被吹出細胞的事件順序。
“她在面對細胞生物學中這些非常具有挑戰性的問題時無所畏懼，”霍華德休斯醫學研究所研究員布蘭格維尼說。他認為她的無所畏懼源於她的背景。蒂亞姆跨越了國家、不同科學領域和語言（她會說四種語言）之間的界限。 “我認為她真的什麼都不怕，”他說。
但蒂亞姆說，她仍然問自己是否足夠聰明，是否足夠努力，是否有能力成為一名優秀的科學家和導師。 “我認為有懷疑是可以的，”蒂亞姆說。她承認它們，盡量不讓它們壓倒她，並思考如何改進。每當蒂亞姆質疑自己時，她都會努力記住自己和其他人都相信她，然後她就會繼續推進自己的工作，撰寫贈款、從事科學研究和培訓學生。 “我只是努力繼續前進，”她說。
