杏彩体育官网入口网址·NatRevPhys观点：活性物质物理学的新方向—
来源：杏彩体育官网网址 作者：杏彩体育官网入口2024-05-18 01:40:11活性物质（active matter）指的是这样的系统：它的组成元素消耗能量并远离平衡态。这样的系统有很多，包括动物群体、细胞集团，以及细胞骨架组件等。近年来，对自驱动粒子集体运动模式的关注推动了活性物质研究。但目前为止，活性物质的理论研究往往聚焦在粒子数量固定的系统上。这种限制对哪些行为可以出现，哪些行为不能出现产生了很大的局限。生命的一个重要标志就是通过复制和死亡实现了局部细胞数量的动态变化，因此，在思考生命的过程，如预测微生物生物膜的生长和演化、肿瘤的扩大、受精卵发育等时，必须考虑到出生和死亡。
在这篇最近发表在 Nature Reviews Physics 上的文章中，作者认为，这些系统之所以涌现出独特的特征，是因为增殖（proliferation）代表了一种独特的活动形式：增殖中的实体不仅耗散能量，还注入了生物量（biomass）和能够进一步自我增殖的自由度，从而产生了无数的动力学情景。尽管存在这种复杂性，越来越多的研究记录到了各种增殖的软物质系统有的集体现象。这种普遍性使人们将增殖视为活性物质物理学的一个新方向，值得投入其中，寻找新的动力学性质。
现在还存在许多概念上的挑战，从确定控制参数、理解大的涨落和非线性反馈机制，到探索自我复制系统中信息流的动力学和极限。作者表明，将传统活性物质研究中丰富的概念框架扩展到增殖活性物质的研究中，将会对定量生物学产生深远的影响。
图1. 生长和形成之间反馈驱动的自组织。(a) 液体培养基上漂浮的枯草芽孢杆菌的膜。(b) 霍乱弧菌生物膜。(c) 人类指纹。
图3：增殖的四个方面：(a)生物量注入；(b)自催化生长；(c)自由度注入；(d) 可遗传错误
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