思羽/编译

生命中的物理学

思羽/编译

●从群聚的鸟儿到蜂拥的分子，物理学家们正在试图理解“活性物”——寻找我们所在的这个世界的基本理论。

首先，兹沃尼米尔·多吉克（Zvonimir Dogic）与他的学生们采用了微管（这是一种线状的蛋白质，构成了细胞内部的“细胞骨架”），将它们与驱动蛋白混合，驱动蛋白是一种马达蛋白，像铁轨上的火车一样沿着这些微管移动。接着，研究者让这种混合物液珠悬浮在油里，再提供上被人称为“三磷酸腺苷”（ATP）的分子燃料。

让研究团队惊讶又欣喜的是，这些分子自组织成了大尺度的图案，在每个液珠表面上旋转。一束束微管由蛋白质相连，按照多吉克的话来说，这些蛋白质在一起移动，“就像一个人在演唱会上玩人群冲浪。”多吉克是位于马萨诸塞州沃尔瑟姆的布兰迪斯大学的一名物理学家。

在2012年发表的研究成果中，多吉克率领的研究团队用这些实验创造出了一种新型液态晶体。常见的液晶显示器内的分子是应对电场，被动地形成图案，多吉克研究出的合成物与此不一样，是主动地形成图案。它们驱动自身，从环境中取得能量——在这个实验中，是从ATP中获得能量。它们自发地组成图案，而这要归因于数以千计的单元自主移动的集体行为。

这些是物理学家们称为“活性物”的系统的特征，活性物在过去几年里成为了重要的研究主题。实例在自然界里大量存在，其中包括没有领头鸟却协调一致的鸟群，细胞内流动中形成结构的细胞骨架。……