無論身處多大或多小的空間，人類都想要去認識和改變整個世界。
人類如何發現地球是圓的？
很久以前，人類認為地球是平的。中國古代就有“天圓地方”的說法。
古希臘哲學家德謨克利特，基於“球是世界上最完美的幾何體”，主觀猜想地球是球體。之後，偉大的希臘學者亞里士多德發現，月食之際，地球投射到月亮上的影子是圓弧狀的，於是他推測地球是圓的。這也是人類首次為“地球是圓的”這個理論找到證據。
月食發生時，太陽、地球和月球幾乎在一條直線上，地球位於中間，會遮住太陽照到月球上的光線，形成月食。
公元1519年，葡萄牙航海家麥哲倫率領船隊，從西班牙出發，繞過南美洲，然後橫渡太平洋，抵達亞洲，繞過好望角，最終又回到西班牙，實現了人類首次環地球一週的旅行，證明了“地球是球體”這一事實。
麥哲倫船隊探險
麥哲倫環球航線
為什麼地球是圓的，最初人們卻一直認為地球是平的呢？因為對於渺小的人類來說，地球實在太大了。半徑越大，曲率就越小，球面直觀的感覺就越接近平面。
地球
所幸，人類能夠從地球外部天體的運動以及航行實踐中，得出地球是球體這個結論。
納米大小的蛋白分子游蕩於細胞中，就像人類生活在極大的地球之上。
在顯微鏡下，科學家很容易看到細胞是個類似球形的東西，其細胞膜是彎曲的。然而，就像人類直觀感覺地球是平的一樣，對於細胞內微小的蛋白顆粒來講，細胞實在太大了，它們也很難發現整個細胞膜的彎曲程度。
儘管如此，仍然有一類蛋白，它們能夠感受細胞膜局部的彎曲程度。
感受細胞膜曲率的蛋白——BAR蛋白
地球表面因山脈和盆地，局部彎曲程度迥異。類似的，細胞膜也並非完全平滑，也有凸起和凹陷，曲率有正有負。
科學家很早就發現了一類BAR蛋白，它們能夠從細胞內部感知細胞膜的彎曲程度，即曲率。這一類特殊的蛋白含有一個共同的結構域——BAR結構域，專門用來結合不同曲率的細胞膜。
根據感受曲率的不同，BAR蛋白被劃分為不同的亞型。例如，N-BAR結合正曲率膜，F-BAR結合接近平坦的膜，Pinkbar結合平面膜，而I-BAR則結合負曲率膜。
結合到細胞膜表面的三種不同的BAR蛋白
在細胞中，BAR蛋白感受膜曲率需要形成二聚體。結合正曲率的F-BAR蛋白，通過二聚體形成的凹面，和細胞膜的局部突起相結合。而結合負曲率膜的IF-BAR、I-BAR，以及結合平面膜的Pinkbar，則通過二聚體形成的凸面與細胞膜相結合。
不同BAR蛋白，幾何不同曲率的膜
不同的BAR蛋白結合到合適曲率的細胞膜上，其目的是為了進一步改變和穩定細胞膜，以進行胞吞、胞吐、形成偽足等細胞生理活動。
例如，囊泡形成過程中，膜曲率在不斷變化。感知大麴率的N-BAR蛋白成員，能夠結合到囊泡中間體上合適的曲率位置，穩定其形態，並在最終的囊泡剪切過程中發揮作用。
再例如，F-BAR能夠將細胞膜向里拉起來，形成囊泡，I-BAR則可以使細胞膜向外突出，形成偽足。
I-BAR使細胞向外凸起偽足，F-BAR使細胞內凹成囊泡，N-BAR穩定囊泡中間體形態
那麼，BAR蛋白究竟是如何改變膜曲率的呢？
BAR蛋白可以改變細胞膜曲率
以F-BAR蛋白為例。F-BAR蛋白不僅能結合正曲率膜，還能夠將平坦的膜拉起來，適應自己的彎曲程度，這一過程極其迅速，僅需要25納秒。
F-BAR蛋白誘導細胞膜彎曲
在F-BAR蛋白改變膜曲率之前，有一個單體裝配成二聚體的過程。
首先，一個F-BAR蛋白單體通過與磷脂層的靜電作用結合到膜上，它一端的α螺旋結構插入膜中。
然後，另一個F-BAR單體通過中間的F-BAR結構域結合第一個單體，從而形成二聚體。此二聚體另一端的α螺旋結構也會插入膜中。
最後，兩端錨定好的二聚體F-BAR蛋白，隨後會迅速誘導細胞膜彎曲，使其跟二聚體中間的BAR結構域緊密結合，以貼合二聚體的曲率。
BAR蛋白使細胞膜彎曲的機制
不同BAR蛋白可誘導出不同曲率的膜
不同的BAR蛋白誘導細胞膜的彎曲程度不同。例如，下圖左邊的N-BAR蛋白誘導的曲率更大，細胞膜更彎；右邊的N-BAR蛋白誘導的曲率較小，細胞膜相對更平坦。細胞膜想要產生不同的膜曲率，就需要不同“曲率”的BAR蛋白參與。
兩種N-BAR蛋白誘導細胞膜的曲率不同，左邊（a和b）比右邊（c和d）更彎
不同BAR蛋白曲率的差異，源自於蛋白單體自身的角度。例如，F-BAR蛋白亞型Syndanin1是54度，FBP17亞型是27度，而FCHo2和CIP4亞型分別是37度和32度。
F-BAR蛋白有多種角度不同的單體
這些單體在細胞膜上裝配成二聚體後，一個拱形的“橋”便會形成。拱形橋的弧度則由單體自身的角度決定。例如，下圖中F-BAR蛋白的FCHo2亞型，因其單體曲折角度小，二聚體弧度也較小。而N-BAR蛋白的吞蛋白亞型，其單體曲折角度大，因此二聚體弧度也大。
F-BAR蛋白二聚體結構
N-BAR成員吞蛋白Endophilin的結構
總結
就像人類想要探索地球之外的宇宙一樣，細胞內部的分子也想了解細胞膜以外的事情。人類可以建造衛星、宇宙飛船去外太空探索。細胞內的分子雖無此智慧，卻也“不甘示弱”。細胞會通過內吞收集周身物質，也會伸出偽足主動去探索外界環境。
而內吞和偽足，全依賴於BAR蛋白家族。BAR蛋白超家族的成員能夠通過BAR結構域，結合不同彎曲程度的細胞膜，並改變其曲率，然後招募其他蛋白一起工作，最終實現細胞內吞或外突的探索功能。
BAR蛋白超家族就像微觀領域的麥哲倫和衛星，用自己渺小的身軀，去丈量無邊無際的細胞膜，去探索細胞外的未知世界。
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