剑桥大学的一项开创性研究挑战了长期以来关于DNA在压力下会缠结成混乱结构的科学观点。该研究揭示，在压力作用下，DNA实际上会形成一种有序的、类似弹簧的结构，称为“线状体”（plectonemas）。这一发现为理解遗传物质的力学行为提供了新的视角。
这项突破性研究利用了先进的纳米孔实验技术。研究人员将DNA置于碱性盐溶液中，通过施加电压和控制流体流动，迫使DNA通过微小的纳米孔。在此过程中，外力导致DNA旋转，产生足够的扭矩来扭曲分子。此前，在DNA通过纳米孔时观察到的不规则电流信号被误认为是DNA链打结，但更精细的分析表明，这些信号实际上源于线状体的形成。
剑桥大学Ulrich Keyser教授解释说：“线状体和绳结在纳米孔信号中看起来非常相似，但它们源于截然不同的物理机制。绳结是紧密的缠绕，而线状体则更像是由扭矩形成的弹簧。” 这一发现不仅颠覆了DNA受力时会简单缠结的传统观念，还揭示了其内在的组织能力。
研究进一步证实，线状体的形成与DNA的扭转应力密切相关。通过在DNA链中引入“切口”以促进其旋转，研究人员发现线状体的形成频率显著降低，这有力地证明了扭转应力是这些结构形成的关键驱动因素。线状体在富含AT碱基区域的优先聚集，以及它们在细胞内可能对基因表达、DNA复制和修复等关键生物过程产生的影响，都为深入理解DNA的动态行为提供了重要线索。
这项研究的潜在应用前景广阔，有望对分子遗传学和生物技术产生深远影响。理解DNA在不同物理条件下的结构变化，不仅有助于开发新的基因编辑工具和药物递送系统，还能为理解和治疗与DNA结构异常相关的疾病（如癌症）提供新的思路和策略。