上皮活性固体中的集群运动与巨大涨落：解锁集体细胞迁移新奥秘

上皮细胞集体运动在胚胎发育、伤口愈合和肿瘤转移等过程至关重要。研究人员开展上皮细胞体外大规模集体运动模式研究，发现其存在新运动模式，像极性弹性固体。这为理解集体细胞迁移和活性物质物理提供新思路。

　　上皮细胞的集体运动是胚胎发育、伤口愈合和肿瘤转移等过程中的一个基本生物学过程。虽然在过去十多年里，人们在体内和体外对其进行了广泛研究，但大规模的相干集群阶段仍未得到充分探索，且至今大多被描述为流体行为。在这项研究中，研究人员发现不同类型的上皮细胞在体外存在另一种大规模集体运动模式，具有独特特征。通过追踪单个细胞，发现细胞并非像流体一样运动，而是像极性弹性固体（polar elastic solid）那样，在长时间尺度上连贯运动，细胞重排可忽略不计。分析显示，这种固体集群阶段呈现长程极性有序（long-range polar order）的特征，伴有速度涨落横向分量的无标度相关性、异常大的密度涨落（density fluctuations）和剪切波（shear waves）。基于活性极性固体（active polar solids）的一般理论，这些特征源于无质量取向戈德斯通模式（massless orientational Goldstone mode）。与极性流体不同，在极性固体中，这需要极性的全局旋转与平面内弹性变形解耦。理论表明并在实验中观察到，在这种极性活性固体阶段，随着系统尺寸增大，弹性变形的涨落会发散，最终可能导致破裂，进而在大尺度上使组织完整性受损。