小熊可以在小熊星和清华园之间自由穿梭哦~

BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST

生物物理科研日报

2026-10-19 · 完整自然日 · 精选 41 篇(期刊 6、预印本 35)

精选 01 · 期刊 · Nature Communications

细胞核对胞内机械力的适应调节果蝇巨噬细胞体内吞噬能力

Nuclear adaptation to intracellular mechanical forces regulates the phagocytic capacity of Drosophila macrophages in vivo

Nature Communications · 第一作者:Clelia Amato

果蝇胚胎巨噬细胞体内成像显示,吞入凋亡小体压陷细胞核并提高 Lamin B;抑制 Lamin B 或 LINC 组分降低后续吞噬。研究将胞内拥挤产生的核形变及分子适应与持续清除能力联系,揭示核力学对细胞功能的反馈。

推荐理由: 核变形、拥挤和吞噬能力的体内因果扰动有明确细胞软物质力学价值。

精选 02 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

非极性介质中介电粒子的非线性电泳:第一部分,中等 Debye 数

Nonlinear electrophoresis of a dielectric particle in a non-polar media. Part I. Intermediate Debye numbers

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Elizaveta Frants

非极性低导电介质中的带电介电粒子数值研究发现,中等 Debye 数和较高 Dukhin 数下离子云形成薄双层与扩展空间电荷双层结构,经典 Smoluchowski 公式失效。离子通量分析解释极点电荷射流,但模型未包含载流子缔合解离。

推荐理由: 胶体非线性电泳的非平衡离子结构与输运是直接主线,且明确模型遗漏。

精选 03 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

黏弹润滑层引起的自限湍流减阻

Self-limiting turbulent drag reduction via a viscoelastic lubricating layer

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Emanuele Milocco

相场与 FENE-CR 模拟显示,薄黏弹润滑层随弹性增强提高减阻但逐步饱和。能量预算解释聚合物应力抑制法向涨落、毛细功及湍动产生,反而减少可转入弹性储存的动能,使进一步增弹的收益自限,揭示流变—输运反馈。

推荐理由: 明确解析黏弹性减阻的饱和机制而非仅性能趋势,直接连接软流体应力和能量通路。

精选 04 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

超疏水沟槽上 Bingham 流的有效滑移、塞状区与界面脱钉

Effective slip, plug formation and interface depinning in Bingham flow over superhydrophobic grooves

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Amir Joulaei

半解析与双相数值模型研究 Bingham 流体掠过充气沟槽,比较屈服、毛细、惯性和几何竞争造成的平坦、挠曲、脱钉及塌陷界面。深槽有限惯性下转变可由有效 Reynolds 数整理,浅槽则可能在脱钉前塌陷。

推荐理由: 屈服流变与润湿接触线失稳的系统耦合直接属于软物质力学,具明确相态及标度分析。

精选 05 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

EIGHT 折叠的独特性质:具有复杂 8₃结拓扑的蛋白质

Unique features of EIGHT fold—Proteins with the most complex 8 <sub>3</sub> knotted topology

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Mariusz Mozajew

晶体结构揭示复杂 8₃结蛋白的内部对称,平衡展开近似两态而复折叠趋向非天然紧凑态,展开动力学跨毫秒至数日。结构模型预测经中间结型自打结与解结,提示拓扑约束造成多阶段路径,预测与实验结论应分开。

推荐理由: 高复杂度蛋白拓扑与折叠能景对聚合物生物物理有具体价值,兼有结构和动力学证据。

精选 06 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

mechanoLight:活细胞 5 -HT2AR 机械转导的遗传编码荧光传感器

mechanoLight: A genetically encoded fluorescent biosensor for visualizing 5-HT2AR mechanotransduction in live cells

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:In-Yeop Baek

mechanoLight 荧光传感器选择报告剪切诱导的 5 -HT2AR 构象变化,对配体响应较弱。连接肽交换、建模和突变区分机械与配体激活模式,并将剪切响应联系到 G 蛋白下游信号,提供活细胞力感受读出。

推荐理由: 机械刺激转导的分子构象测量有明确生物物理方法价值,避免把探针信号混同所有受体活性。

精选 07 · 预印本 · arXiv

二维 Vicsek 模型的共存相

Coexistence phase of the two-dimensional Vicsek model

arXiv · 第一作者:Yu Duan

大尺度模拟考察二维 Vicsek 共存区的多种带状图案,认为多数有限尺度图案在无限系统消失。局部扰动可破坏规则全局有序带,支持该区至少部分亚稳,并提出渐近态由混沌相互作用行进带组成的无序图景。

推荐理由: 直接修订经典集群模型的共存态及亚稳性理解;无限尺度结论保留作者论证性质。

预印本,尚未经同行评议。

精选 08 · 预印本 · arXiv

二维 Vicsek 模型的相图

Phase Diagram of the Two-Dimensional Vicsek Model

arXiv · 第一作者:Yu Duan

更大时空尺度的二维 Vicsek 模拟提出更新相图,发现不止一种相分离情景,共存区可进一步细分为两部分,并绘制均匀 Toner–Tu 液体的亚稳区域。结果挑战把该模型概括为单一微相分离机制的简单图景。

推荐理由: 基础活性群集模型的系统相图与尺度效应高度相关,有明确主线新意。

预印本,尚未经同行评议。

精选 09 · 预印本 · arXiv

手性对三维活性弹性体及固体的影响

Effect of chirality on active elastomers and solids in three dimensions

arXiv · 第一作者:S. J. Kole

一般流体动力学方程比较手性活性单轴弹性体与固体,独立取向旋转对称性限制手性项。打破该对称后固定介质中出现一般失稳,强迫项随破缺场归零而消失;动量守恒惯性体系还允许新增奇弹性失稳途径。

推荐理由: 对称性如何决定手性活性固体稳定性与奇弹性项是直接理论主线,结论不扩展为实验普遍事实。

预印本,尚未经同行评议。

精选 10 · 预印本 · arXiv

手性破坏取向活性固体

Chirality destroys oriented active solids

arXiv · 第一作者:S. J. Kole

流体动力学理论预测,固定背景介质中三维单轴活性固体的手性力密度可在比奇弹性更低的梯度阶 使固态失稳;各向异性介质中的各向同性手性固体也受影响。更高对称性的极性弹性体可消除此失稳,并约束动量守恒体系的奇弹性项。

推荐理由: 对手性、活性与固体对称性的稳定性给出明确新预测,直接贴合主线;结论是理论而非实验普遍证明。

预印本,尚未经同行评议。

精选 11 · 预印本 · arXiv

群体中的抽动纤维体:桌面一维活性粒子气体

Twitching fiberboids in the collective : A table-top, one-dimensional, active particle gas

arXiv · 第一作者:Alex Arnhold

热驱动尼龙纤维在曲玻璃面上短时滚动后反向,形成宏观扩散样“抽动”。实验将其限制为一维集体,观察活性簇及非平衡动态,再用包含簇内速度对齐的格点模型定性解释,建立可桌面实现的自滚纤维活性气体。

推荐理由: 新可控实验平台连接单体反转、对齐及活性聚集,直接适合研究机械群体。

预印本,尚未经同行评议。

精选 12 · 预印本 · arXiv

自对齐活性晶体缺陷的可调退火

Tunable annealing of defects in self-aligning active crystals

arXiv · 第一作者:Kanka Ghosh

数值研究自对齐活性晶体,发现增大有极化态附近的时空取向涨落可促进缺陷退火。长持续时间及慢对齐使体系跨越势垒,实现多晶向单晶转变;分离活性强度与时间尺度后,延迟群集对齐的点粒模型也呈类似效应。

推荐理由: 从活性时标调控缺陷消除而非简单加噪,为可重构活性材料提供明确机制。

预印本,尚未经同行评议。

精选 13 · 预印本 · arXiv

从粒子到自推进棒有效模型的连续理论

From particles to continuum theories in effective models of self-propelled rods

arXiv · 第一作者:Elia Bronzo

以速度向列对齐及两类排斥有效表示自推进棒的几何,构造可系统粗粒化的 Vicsek 式粒子模型。作者由此推导流体动力学方程,展示其解与粒子集体行为定性相符,尝试弥补显式棒模型难以从微观推至连续描述的缺口。

推荐理由: 自推进棒从碰撞机制到连续理论的桥接直接属于活性物质主线,定性一致不等同完整定量相图。

预印本,尚未经同行评议。

精选 14 · 预印本 · arXiv

趋化活性 Janus 粒子的动态聚集

Dynamic clustering of active chemotactic Janus particles

arXiv · 第一作者:Joël Mabillard

以扩散泳自发推进模型回访三维 Janus 胶体动态聚集,溶质浓度控制相图中稳健簇区。线性稳定性刻画气相失稳,模型将聚集归于 Keller–Segel 塌缩与运动诱导相分离的共同作用,两者都可被取向—化学场耦合截停。

推荐理由: 把化学反馈与 MIPS 统一解释动态簇,直接切合活性胶体自组织。

预印本,尚未经同行评议。

精选 15 · 预印本 · arXiv

入侵活性前沿或近临界簇可稳定易灭绝的可激发系统

Invading activity fronts or near-critical clusters may stabilize vulnerable excitable systems against stochastic trajectories terminating in an absorbing state

arXiv · 第一作者:Kenneth A. V. Distefano

随机捕食、循环竞争及传播模型显示,脆弱区域与稳定斑块扩散耦合时,移入通量可借助入侵活性前沿或近临界大簇重建有利相关初态,抑制有限系统吸收灭绝。结果把空间活性结构而非仅平均种群量与存活稳定性联系。

推荐理由: 前沿、临界簇与随机灭绝之间的共同机制直接关联空间非平衡群体动力学。

预印本,尚未经同行评议。

精选 16 · 预印本 · arXiv

封闭系统中开放化学反应网络热力学的涌现

Emergence of Open Chemical Reaction Network Thermodynamics within Closed Systems

arXiv · 第一作者:Benedikt Remlein

理论给出封闭反应网络涌现开放网络的条件:快反应形成交换机制,丰度尺度分离使部分物种具大化学容量。该极限同时恢复随机动力学、局部详细平衡和熵产生,并预测开放描述有效时长随丰度分离尺度增长。

推荐理由: 为有限封闭化学体系何时可用恒化学势浴提供明确热力学条件,对生命反应网络主线直接重要。

预印本,尚未经同行评议。

精选 17 · 预印本 · arXiv

从微观描述构建非局域静电场论

Nonlocal Electrostatic Field Theory from Microscopic Description

arXiv · 第一作者:Varazdat Stepanyan

从微观运动方程构建平均场 Fokker–Planck 描述,将有限尺寸非局域性与非线性静电响应统一,导出广义 Poisson–Boltzmann 方程及自由能。线性极限中得到波矢相关的各向异性易感响应,并讨论局域线性响应反转。

推荐理由: 面向软介质非局域静电的微观到连续理论具有直接价值,结果保留平均场近似。

预印本,尚未经同行评议。

精选 18 · 预印本 · arXiv

广义涨落动态密度泛函理论:推导与应用

Generalised Fluctuating Dynamic Density-Functional Theory: Derivation and Applications

arXiv · 第一作者:Toby Kay

从微观 Hamilton 动力学经投影与粗粒化推导任意观测场的涨落动态密度泛函理论,分别关联可逆、耗散及随机贡献与微观过程。进一步平均得到宏观理论,并用胶体和非等温黏性流体检验,恢复涨落 Navier–Stokes 描述。

推荐理由: 为介观远离平衡涨落与连续理论提供统一推导,对软物质多尺度建模直接相关。

预印本,尚未经同行评议。

精选 19 · 预印本 · arXiv

局部随机重置下游动—翻转粒子的运动诱导相分离

Motility-Induced Phase Separation of Run-and-Tumble Particles under Local Stochastic Resetting

arXiv · 第一作者:Pascal Grange

一维游动—翻转气体在局部随机重置下,理论预测超临界重置率产生中心稠密液滴与周围气相。动力学方程给出稳态剖面及液滴尺寸的非单调依赖,成核后以重置时标松弛;有限回返速度扩展中稳态尺寸保持不变。

推荐理由: 局部物质通量如何调节 MIPS 及液滴选择提供明确解析机制,直接贴合非平衡活性相行为。

预印本,尚未经同行评议。

精选 20 · 预印本 · arXiv

等可达稳态的 McLennan 公式

A McLennan formula for equiaccessible steady states

arXiv · 第一作者:Jacob Calvert

以等可达非平衡稳态而非平衡态为展开基点,推导 McLennan 类占据公式。零阶由局部逃逸率控制,给出低扰动“low rattling”原则的强形式;一阶交通不平衡引入非局部可达性修正,标明局部速率描述何时不足。

推荐理由: 远离平衡稳态概率的可控展开直接连接活性物质自组织与随机热力学。

预印本,尚未经同行评议。

精选 21 · 预印本 · bioRxiv

黏性机械线索通过骨架—核耦合及染色质重塑编码转移行为

Viscous mechanical cues encode metastatic behavior through cytoskeletal-nuclear coupling and chromatin remodeling

bioRxiv · 第一作者:Ly, K. L. · 通讯作者:Kandice Tanner

可独立调节弹性与黏性的水凝胶实验显示,软而黏基底可诱导类似硬基底的细胞、核及迁移表型。组学与模型提出慢松弛累积核应变、重塑染色质,肌动球蛋白与微管分别参与早期及持久适应,动物实验联系到转移行为。

推荐理由: 黏性与机械历史如何编码长期细胞状态有直接软生物物理价值,核应变机制保留模型支持层次。

预印本,尚未经同行评议。

精选 22 · 预印本 · bioRxiv

解析体相水溶液中脉冲电场对蛋白的影响

Resolving pulsed electric field effects on proteins in bulk aqueous solution

bioRxiv · 第一作者:Zakar, T. · 通讯作者:Ondrej Kucera

脉冲电场使微管蛋白在阳极附近成胶并持续损失聚合能力,pH 成像显示相同区域酸化。调整脉冲以抑制酸化而不降低总电暴露后,结构与功能扰动不再可检测,说明所测持久响应可由电化学生成 pH 变化解释。

推荐理由: 严格对照区分外场直接作用与介质化学效应,对骨架操控及非平衡实验解释有直接价值。

预印本,尚未经同行评议。

精选 23 · 预印本 · bioRxiv

失去分叉末端:揭示血凝块形成中的纤维分支机制

Losing the split ends: unraveling the mechanisms of fiber branching during blood clot formation

bioRxiv · 第一作者:Elangovan, A. · 通讯作者:Nathan E. Hudson

光片显微直接记录纤维蛋白成胶,观察到四类成熟纤维碰撞黏结路径,而非纤维分叉或小原纤维侧向结合。棒状扩散模拟重现路径频率及角度,电镜支持结点类型并显示后续纤维加固,揭示凝胶网络分支的形成机制。

推荐理由: 从实时成像到扩散模型解析生物纤维网络组装,具有清晰软物质机制贡献。

预印本,尚未经同行评议。

精选 24 · 预印本 · bioRxiv

内在无序适配蛋白控制膜上 EGFR 凝聚体的尺寸与组成

An intrinsically disordered adaptor protein controls the size and composition of EGFR condensates on membranes

bioRxiv · 第一作者:Ullo, M. F. · 通讯作者:Lindsay B. Case

支持膜重构与模拟显示无序适配蛋白 GAB1 可溶解大 EGFR 凝聚体,再成核更小、组成不同的组装。无序区未磷酸化酪氨酸参与溶解,磷酸化关闭该作用;PH 域寡聚与磷脂共同调节新成核,连接序列及膜组成和受体尺寸。

推荐理由: 膜上凝聚体尺寸及溶解的可调机制直接相关,跨蛋白推广仍属于作者基于预测提出的可能性。

预印本,尚未经同行评议。

精选 25 · 预印本 · bioRxiv

活细胞内结构有序并不伴随机械有序

Structural order emerges without mechanical order inside living cells

bioRxiv · 第一作者:Eskandari, M. A. · 通讯作者:Timo Betz

在图案化 RPE1 细胞中测绘力学及主动作用,并以 Wasserstein 重心比较骨架和细胞器组织。结构呈群体极化,却未发现显著空间力学图案或相关;局部各向异性存在,但巨大局部和细胞间差异压过梯度,挑战结构序必对应力学序的假设。

推荐理由: 直接检验细胞结构—力学映射的常用假设,负结果及异质性对细胞材料建模同样重要。

预印本,尚未经同行评议。

精选 26 · 预印本 · bioRxiv

从分子模拟推断蛋白诱导的脂双层自发曲率

Inferring protein-induced spontaneous curvature of lipid bilayers from molecular simulation

bioRxiv · 第一作者:Hossein, A. · 通讯作者:Alexander J Sodt

提出把膜相关分子的横向位置与热涨落膜模态曲率关联,估算其诱导自发曲率的强度及符号。粗粒跨膜蛋白和全原子两亲螺旋示例展示方法,并置于 Helfrich 框架及同类实验背景中,连接分子模拟与膜形状参数。

推荐理由: 直接提供膜蛋白曲率耦合的可量化工具,属于平衡涨落和膜力学主线。

预印本,尚未经同行评议。

精选 27 · 预印本 · arXiv

具有长程湮灭的吸收态转变

Absorbing state transitions with long-range annihilation

arXiv · 第一作者:Nicholas O'Dea

解析与数值研究含奇偶约束的分支扩散及长程成对湮灭模型,发现定向渗流与奇偶守恒普适类可成为连续变化临界指数系列的两端。长程湮灭削弱全局对称约束的局部效应,扩展吸收态转变的已知相图。

推荐理由: 对称性与长程作用竞争产生新临界行为,直接属于非平衡统计物理主线。

预印本,尚未经同行评议。

精选 28 · 预印本 · arXiv

IRENE:流体层有限元软件

IRENE: a fluId layeR finitE-elemeNt softwarE

arXiv · 第一作者:Dennis Wörthmüller

IRENE 有限元库模拟嵌入三维空间的二维黏性流体层,可处理开放曲面、多类边界及障碍,并耦合面内流动、面外形变、张力和弹性。与解析及数值结果对比验证覆盖低雷诺数和惯性区间,面向膜到宏观薄层问题。

推荐理由: 可变形曲面流动的通用建模工具直接服务膜及软流体力学,摘要提供验证而非仅软件宣告。

预印本,尚未经同行评议。

精选 29 · 预印本 · arXiv

无歧义表征纳米限域液体面内介电响应:以水为例

Unambiguous characterization of in-plane dielectric response in nanoconfined liquids: water as a case study

arXiv · 第一作者:Jon Zubeltzu

针对分子薄水层的介电常数依赖有效厚度选择,研究改用二维面内极化率表征响应。经典分子模拟分别通过涨落耗散与电容器诱导偶极计算得到一致结果,提供无需人为膜厚定义、便于模拟实验比较的响应量。

推荐理由: 澄清限域液体介电测量的定义歧义,直接涉及界面水及软物质线性响应。

预印本,尚未经同行评议。

精选 30 · 预印本 · arXiv

Hopf 分岔处观测量的奇异行为

Singular Behavior of Observables at Hopf Bifurcations

arXiv · 第一作者:Benedikt Remlein

理论表明超临界 Hopf 起振时,时间平均观测量可有限却在某阶导数非解析。周期相位平均消去振幅奇次项,最低存活耦合决定折点或更高阶奇异;化学、电子及气候振子例子展示该层级,无需稳态本身发生奇异。

推荐理由: 统一解释自振系统中观测量的非发散奇异行为,直接关联非平衡分岔与测量指标。

预印本,尚未经同行评议。

精选 31 · 预印本 · arXiv

低于溶胀平衡时的水凝胶力学

Hydrogel mechanics below swelling equilibrium

arXiv · 第一作者:A. Chao Correas

理论与实验表明,低于溶胀平衡的部分干燥水凝胶中,混合压力和孔压主导局部含水量,网络弹性主要适应形状。由此可视为具有环境设定目标体积的不可压固体,分阶段力学描述能重现状态与行为,简化聚合物—流体耦合。

推荐理由: 识别水凝胶不同作用的机械层级并验证简化,是直接软材料力学贡献,不自动归为活性物质。

预印本,尚未经同行评议。

精选 32 · 预印本 · arXiv

外域中的扩散驱动表面自催化

Diffusion-Driven Surface Autocatalysis in Exterior Domains

arXiv · 第一作者:Denis S. Grebenkov

解析研究球外扩散粒子在表面复制与逃向无穷的竞争,三维以上出现有限种群、代数增长和指数增长三种区间。求得分布及高阶矩,并以 Dirichlet-to-Neumann 算子推广到一般外域,联系边界几何与临界催化速率。

推荐理由: 反应—扩散、分支和开放边界几何共同产生临界增长,具有明确非平衡统计价值。

预印本,尚未经同行评议。

精选 33 · 预印本 · arXiv

沉降颗粒对湍流的分形强迫

Fractal forcing of turbulence by settling particles

arXiv · 第一作者:Simone Tandurella

粒子分辨直接数值模拟在高体积分数和密度比下发现,沉降颗粒形成宏观分形簇,以多尺度自相似方式激发远大于单粒尺度的湍流。大尺度簇驱动涨落与已知高波数单粒强迫不同,提出颗粒自组织生成分形强迫的机制。

推荐理由: 颗粒集体结构与跨尺度流动能量注入直接关联非平衡悬浮体系,摘要明确证据来自模拟。

预印本,尚未经同行评议。

精选 34 · 预印本 · arXiv

弱弹性黏性壳层包围的微米黏性射流的超稳定性

Superstability of micrometer viscous jets surrounded by weakly-elastic viscous shells

arXiv · 第一作者:A. Rubio-González

实验显示弱弹性黏性外壳可强烈稳定微米黏性射流。结果支持聚合物黏度超过阈值且松弛时间足以发生线团拉伸时,延伸应力提供稳定作用;高黏射流只需很低聚合物浓度,所研究条件下未见串珠失稳。

推荐理由: 黏弹外壳抑制界面破裂是直接软流体机制,需保留阈值解释来自实验趋势的限定。

预印本,尚未经同行评议。

精选 35 · 预印本 · arXiv

晶面异常标度的起源

Origins of Faceted Anomalous Scaling

arXiv · 第一作者:Maximilien Bernard

界面理论把坡度增量分为典型涨落与罕见跳变,说明所谓晶面异常粗糙既可来自尺寸依赖典型涨落,也可由跳变主导。两个可解模型给出粗糙指数及竞争引起的双分形,表明异常指数并不要求实际存在长直晶面。

推荐理由: 厘清非平衡界面标度的统计起源并给出精确模型检验,直接推进粗化与涨落主线。

预印本,尚未经同行评议。

精选 36 · 预印本 · arXiv

随机反应网络的无模拟近似贝叶斯计算

Simulation-free approximate Bayesian computation for stochastic reaction networks

arXiv · 第一作者:Zekai Li

无模拟近似贝叶斯方法以化学主方程约束构造凸优化,筛选与观测相容的反应参数,避免大量轨迹模拟。作者给出逐步收紧及趋向精确后验的理论保证,在合成基准和单细胞转录爆发数据中展示准确性与计算效率。

推荐理由: 随机反应网络的推断与不确定性有直接生物统计物理价值,提供清晰方法新意。

预印本,尚未经同行评议。

精选 37 · 预印本 · arXiv

耦合相变的模块化 Landau 分析:铁电液晶应用

Modular Landau Analysis of Coupled Phase Transitions: Application to Ferroelectric Liquid Crystals

arXiv · 第一作者:Sisi Guan

模块化 Landau 方法局部松弛非临界母相变量,获得模式耦合与转变阶数修正,再比较全松弛自由能选择平衡相序。铁电液晶模型以同组参数重现既有测量的相序和转变温度,层距则通过独立观测映射拟合。

推荐理由: 耦合序参量的平衡相行为与液晶直接相关,方法清晰且区分自由能预测和观测量拟合。

预印本,尚未经同行评议。

精选 38 · 预印本 · arXiv

Kerr 振子网络中参量放大驱动的雪崩与老化

Avalanches and Aging Driven by Parametric Amplification in Kerr Oscillator Networks

arXiv · 第一作者:Alejandro S. Gómez

非线性耦合 Kerr 参量振子网络中,增益先激活部分模式,频移再逐个把休眠模式拉入增益窗口。等待模式继续衰减,使激活种子变小、驻留时间几何增长并出现对数老化;加性噪声提供种子下限,可加速最慢阶段而保留序列。

推荐理由: 给出驱动耗散网络中雪崩与老化的具体动力学机制,对复杂非平衡松弛有直接价值。

预印本,尚未经同行评议。

精选 39 · 预印本 · arXiv

热力学中的统计决策理论

Statistical decision theory in thermodynamics

arXiv · 第一作者:Yoshihiko Hasegawa

将估计、检验和分类统一到随机热力学的统计决策框架,以两点方法给出最坏参数下最小风险的下界。马尔可夫过程例子把分类及分布估计损失联系到动力学活性,在特定动态下进一步恢复活性或熵产生不确定关系。

推荐理由: 把感知和分类能力的限制连接到热力学资源,是明确的信息与非平衡统计交叉。

预印本,尚未经同行评议。

精选 40 · 预印本 · arXiv

各向异性硬粒混合物的集体扩散

Collective diffusion of anisotropic hard-particle mixtures

arXiv · 第一作者:Anouar El Moumane

由 DDFT 简化得到集体扩散方程,将粒子直接关联引入长时扩散系数修正。硬球及单轴、双轴硬粒混合物的各向同性和向列相给出解析有效系数,连接静态相关与动态松弛,并讨论向有位置序体系推广。

推荐理由: 各向异性混合物的结构—扩散关系直接关联胶体与液晶软物质,不涉及无依据的活性标签。

预印本,尚未经同行评议。

精选 41 · 预印本 · bioRxiv

波动水动力增加湍流中鱼类运动变异

Fluctuating hydrodynamic forces increase fish locomotor variability in turbulence

bioRxiv · 第一作者:Calicchia, M. A. · 通讯作者:Rui Ni

鱼类在层流与湍流中平均尾拍变化不大,但湍流增强逐周期和不对称拍动波动。准稳态模型预测平均力改变量较小、推力方差随速度涨落平方增长,并指出力与尾速相关可增大机械功,连接流动噪声与运动代价。

推荐理由: 将外部流动涨落、游动变异及能量消耗联系到可检验力学机制,直接贴合生物流体。

预印本,尚未经同行评议。

其他相关文章

用于数据驱动物理系统稳定性与感受性发现的神经算子框架

A neural operator framework for data-driven discovery of stability and receptivity in physical systems · arXiv(预印本)

依据标题与摘要整理;论文链接指向原始出处。

BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST

生物物理科研日报

2026-10-18 · 完整自然日 · 精选 6 篇(期刊 3、预印本 3)

精选 01 · 期刊 · Nature Communications

溶剂异质性调控超分子聚合的组装路径

Solvent heterogeneity regulates assembly pathways in supramolecular polymerization

Nature Communications · 第一作者:Goutam Ghosh

两亲钯配合物的实验与理论显示,混合溶剂中的微观液液分离形成富二氧六环微区,提高局部单体浓度。热退火增强分子迁移及微区聚并,使动力学控制离散结构转为稳定一维纤维,分子中心与氢键基序进一步调节路径。

推荐理由: 溶剂局部异质性如何改写超分子聚合路径是直接软物质问题,连接相分离与动力学组装。

精选 02 · 期刊 · Nature Communications

隐球菌细胞壁分子架构揭示物种特异的壳聚糖依赖重塑

Molecular architecture of Cryptococcus cell walls reveals species-specific chitosan-dependent remodeling

Nature Communications · 第一作者:Ankur Ankur

固态核磁结合形态分析显示,隐球菌细胞壁由刚性 α 葡聚糖—几丁质结构和较动态基质组成,壳聚糖调节水化及柔性。其缺失在两物种引起不同多糖网络重塑与暴露变化,说明相似组分可采用不同结构补偿。

推荐理由: 生物聚合物网络的刚性、水化和重塑有明确材料物理价值,避免把结构差异自动等同主动发力机制。

精选 03 · 期刊 · Nature Communications

拟杆菌—大肠杆菌相互作用促进对艰难梭菌的定植抵抗

Bacteroides–Escherichia interactions contribute to colonization resistance against Clostridioides difficile

Nature Communications · 第一作者:Achuthan Ambat

合成肠菌群在连续流反应器中接受抗生素及病原挑战,模型定位大肠杆菌与拟杆菌相关互作,代谢及靶向验证支持交叉营养和资源竞争的抑制作用。患者数据进一步关联其定植抵抗意义,但不能将群落指标直接当作治疗处方。

推荐理由: 可控群落实验连接种间代谢互作与涌现抗入侵能力,对生态动力学有具体交叉价值。

精选 04 · 预印本 · bioRxiv

双链核酸中依赖序列的构象与力学景观

Sequence-dependent conformational and mechanical landscapes of double-stranded nucleic acids

bioRxiv · 第一作者:Sharma, R. · 通讯作者:Rahul Sharma

cgNA+ 由原子模拟参数化,比较双链 RNA、DNA:RNA 杂交及修饰 DNA 的序列依赖平衡形状和刚度。模型预测相邻序列影响可延伸至八聚体,并给出沟宽与持久长度差异;精度以原子模拟为参照,不等同已获所有实验验证。

推荐理由: 非局域序列依赖弹性和修饰效应直接关联聚合物生物物理,提供跨核酸类型的大尺度力学工具。

预印本,尚未经同行评议。

精选 05 · 预印本 · bioRxiv

蛋白拥挤缓冲膜流动性

Protein Crowding Buffers Membrane Fluidity

bioRxiv · 第一作者:Javanainen, M. · 通讯作者:Matti Javanainen

粗粒化与全原子模拟比较拥挤蛋白膜的脂质结构及扩散,发现蛋白在所有研究温度均降低脂质有序度,且低温作用更强。覆盖约半膜面积后高低温态趋同、液—凝胶转变消失,区别于胆固醇对两相相反作用的机制。

推荐理由: 直接解释膜蛋白浓度如何缓冲膜流动性及温度响应,是平衡膜相行为问题,不需标为活性物质。

预印本,尚未经同行评议。

精选 06 · 预印本 · bioRxiv

通过基序截留增强 DNA 扫描与靶点特异性

Enhanced DNA Scanning and Target Specificity via Motif Sequestration

bioRxiv · 第一作者:Montgomery, J. S. · 通讯作者:Mark P Foster

核磁、单分子追踪及光镊实验显示,Cre 末端暂时遮蔽 DNA 结合面,在非靶序列保持自抑制并促进一维扫描,识别靶位点时解除。去除末端反而使扩散停滞,说明降低非特异结合可同时提升搜索效率与特异组装。

推荐理由: 直接揭示构象门控如何平衡目标搜索和非生产性吸附,对单分子扩散与分子识别有明确贡献。

预印本,尚未经同行评议。

依据标题与摘要整理;论文链接指向原始出处。

BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST

生物物理科研日报

2026-10-17 · 完整自然日 · 精选 4 篇(期刊 3、预印本 1)

精选 01 · 期刊 · Nature Communications

协调控制微管两端调节有丝分裂纺锤体长度

Coordinated control of both microtubule ends regulates mitotic spindle length

Nature Communications · 第一作者:Shane A. Fiorenza

模型提出微管正负两端的长度依赖调节可同步端部动力学,解释纺锤体长度与向极通量速度正反关联的既有差异。双端同时扰动可使长度与通量独立变化,该预测获人细胞蛋白耗减实验支持,并观察到负端蛋白的长度依赖积累。

推荐理由: 细胞主动结构的尺寸控制通过双端动力学协调得到可检验解释,模型与实验相互支持。

精选 02 · 期刊 · Nature Communications

合理微图案化的防雾水凝胶抵抗极端凝结

Rationally micropatterned antifogging hydrogels counteracting extreme condensation

Nature Communications · 第一作者:Hyunchul Park

研究用光学、润湿理论及扩散时标设计亲水水凝胶微结构,使毛细导水持续促进膜状而非散射光的滴状凝结。定量透光及可视化实验显示,在过饱和乃至沸腾环境仍可保持较高清晰度,提供被动调控凝结形貌的方案。

推荐理由: 界面润湿、输运和微结构耦合直接关联软物质,应用表现有明确理论设计依据。

精选 03 · 期刊 · Nature Communications

利用 Hofmeister 效应打破聚酰胺膜界面聚合的水结构约束

Breaking water-structure constraints by Hofmeister effects in interfacial polymerization for polyamide membranes

Nature Communications · 第一作者:Qingchen Tang

弱水合阴离子调节胺单体水合与油水界面分配,加快反应前沿输送并强化聚合自限,同时降低界面张力与水可用性。实验形成更薄、高交联空心脊状聚酰胺膜并改善通量及截盐;输运失稳增强仍是摘要提出的可能解释。

推荐理由: 离子水合、界面反应与形貌选择直接交叉,兼有膜性能验证,应区分实测结果与失稳机制推测。

精选 04 · 预印本 · bioRxiv

混合还是分相:阳离子—π 作用抑制异型凝聚体局部结构及动力学异质性

To mix or to de-mix?: Cation-π suppresses heterogeneity in local structure and dynamics of heterotypic Condensates

bioRxiv · 第一作者:Roy, S. · 通讯作者:MILAN KUMAR HAZRA

粗粒化模拟系统改变二元肽的序列差异、配比及阳离子—π 作用,预测额外交叉吸引能提高凝聚稳定性,使核壳分区趋向混合。相互作用增强还减慢扩散并均化链重构,揭示内聚、内部组织与动态异质性之间的耦合。

推荐理由: 对异型凝聚体给出明确可调相互作用机制,直接关联软物质相行为及材料动态;结果限定为模拟预测。

预印本,尚未经同行评议。

依据标题与摘要整理;论文链接指向原始出处。

BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST

生物物理科研日报

2026-10-16 · 完整自然日 · 精选 30 篇(期刊 22、预印本 8)

精选 01 · 期刊 · Nature Physics

从隐藏自由度中提取功

The extraction of work from hidden degrees of freedom

Nature Physics · 第一作者:Lokesh Muruga

光阱布朗粒子实验用延迟双测量获取隐藏环境自由度回流的信息,区分其与初态效应,并通过反馈增强功提取。部分条件下提取功超过仅观测自由度储存的能量,说明平衡浴的记忆关联可作为信息引擎资源,而非无偿产功。

推荐理由: 环境记忆、信息回流与实验功提取直接切中随机热力学主线,需区分平衡初态和测量反馈过程。

精选 02 · 期刊 · Science Advances

缔合键拥挤水凝胶中动力学驱动的微相分离与玻璃化

Kinetic-driven microphase separation and vitrification of crowded hydrogels with associative bonds

Science Advances · 第一作者:Dong Shi

缔合键密集水凝胶沿准静态等压路径均匀收缩后整体玻璃化,快速近等容路径则先形成受限微相再局部玻璃化。研究将相分离压力与永久网络剪切模量的线性标度联系起来,并指出局部水含量控制另一硬化温度,揭示可编程路径依赖。

推荐理由: 直接分离热力学、弹性及扩散动力学对软材料命运的控制,非平衡机制明确。

精选 03 · 期刊 · Science Advances

死亡与趋化:细菌趋化使群体逃离噬菌体捕食

Death and chemotaxis: Bacterial chemotaxis enables collective escape from phage predation

Science Advances · 第一作者:Victoria G. Muir

透明颗粒水凝胶实验直接观察细菌遭遇噬菌体后仍形成远程迁移的趋化前沿。高噬菌体浓度延迟前沿形成却不改变稳态速度和形状;实验结合模型以逃逸参数描述集体趋化与感染扩散的竞争,说明快速迁移可使群体摆脱捕食。

推荐理由: 运动前沿、捕食与空间传播的竞争提供直接集体生物物理机制,且实验与模型相互连接。

精选 04 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

软球堆积的吸引盆并非分形

The basins of attraction of soft-sphere packings are not fractal

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Praharsh Suryadevara

软球堵塞能景研究比较数值积分与常见优化器,发现后者会严重扭曲吸引盆几何。用误差更可控的 ODE 方法及多种几何指标,作者将此前分形证据归于映射方法误差,显示所研究软球吸引盆是有明确长度尺度的光滑结构。

推荐理由: 对堵塞与玻璃能景的核心几何结论提出数值纠正,直接影响广泛使用的计算方法。

精选 05 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

游泳鱼类速度控制的物理起源

Physical origins of speed control in swimming fishes

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Jung-Hee Seo

研究以尾鳍前缘涡推力与身体边界层阻力平衡导出游速关系,将最大步长联系到波长及尾拍相位差,而非仅体长,并预测无需最低拍频才能前进。模型重现玻璃鲶和已有数据,未重校准也可预测多种独立形态及运动模拟。

推荐理由: 将长期经验频率—速度关系纳入可检验力学框架,直接推进游动与仿生推进物理。

精选 06 · 期刊 · Science Advances

后口动物保守 SPRIZ 蛋白是局部设定线粒体膜间体积的刚性内外膜系链

SPRIZ (CCDC127) protein conserved in deuterostome animals is a rigid OMM–IMM tether that locally sets mitochondrial IMS volume

Science Advances · 第一作者:Raman Shulinski

研究识别约 18 纳米刚性 SPRIZ 系链局部连接线粒体内外膜。原位成像及长度工程显示膜间体积可被调节,并伴随分子可及性和钙摄取变化;敲除仅轻度扩张且整体超微结构保留,提示其是局部几何约束而非唯一结构支架。

推荐理由: 分子尺度间隔装置将膜几何与输运功能联系起来,对细胞器膜物理有明确贡献。

精选 07 · 期刊 · Science Advances

应变增强导电的力学自适应纳米线黏塑复合物用于可再加工生物电子界面

Mechanoadaptive nanowire viscoplastic composites with strain-enhanced conductivity for reprocessable bioelectronic interfaces

Science Advances · 第一作者:Ran Huo

银纳米线与动态交联黏塑基体组成复合物,变形可使纳米线重排并增强电导,同时提供快速应力松弛、可控屈服及塑性贴合。材料可修复重加工,并在皮肤干电极中展示稳定低阻抗与肌电记录,联系网络重构和界面适应。

推荐理由: 动态网络流变与反常应变导电的耦合机制明确,对软材料与生物界面设计直接相关。

精选 08 · 期刊 · Science Advances

可编程群体导航的治疗剂量 CAR-NK 微机器人用于靶向实体瘤治疗

Therapeutic-scale CAR-NK microrobots with programmable swarm navigation for targeted solid tumor therapy

Science Advances · 第一作者:Zhiguang Wu

研究将 CAR-NK 细胞载入磁性颗粒,构建可编程群体导航的生物混合微机器人。磁场切换涡旋与带状模式以兼顾密集迁移和广域分散,并在小鼠及非人灵长类解剖环境展示长距离引导可行性,后者不等于已确证临床疗效。

推荐理由: 人工驱动细胞群的重构、导航和模式切换直接贴合机械群体与生物流动,且有体内验证。

精选 09 · 期刊 · Science Advances

超声驱动的电子可编程微气泡

Ultrasound-driven electronically programmable microbubbles

Science Advances · 第一作者:Zhiyuan Zhang

芯片电极阵列通过电解按需生成并配置微气泡,超声激励使单泡产生声流、多泡相互作用产生破缺对称的定向流。局部升压可脱离气泡以重构阵列,还出现由超声频率选择方向的气泡喷射流,为可编程微流动提供实验平台。

推荐理由: 可重构微尺度驱动单元的相互作用与定向流直接关联人工微机械和声流控制。

精选 10 · 期刊 · Science Advances

光诱导电场驱动铁电向列液晶重取向

Realignment of ferroelectric nematic by photoinduced electric field

Science Advances · 第一作者:Sathyanarayana Paladugu

研究发现 ITO 电极与铁电向列液晶组合中,低功率光可生成足以重排分子的内禀电场,而同场不足以影响顺电向列相。实验展示铁电极化的高灵敏光控,说明电极界面与极性有序耦合为软材料取向控制提供新路线。

推荐理由: 直接研究铁电向列的外场响应与分子取向控制,不将光驱动自动等同自推进活性物质。

精选 11 · 期刊 · Science Advances

在大肠杆菌中建立基于滴定的 DNA 复制控制

Establishment of titration-based control of DNA replication in <i>Escherichia coli</i>

Science Advances · 第一作者:Belén Adiego-Pérez

实验通过调节组成型活性 DnaA,在不同生长条件下将复制控制简化为染色体位点滴定。慢生长时可保持稳定细胞周期,快生长及复制叉重叠时则出现起始失稳和复制应激,界定仅靠滴定耦合细胞尺寸与复制的适用范围。

推荐理由: 通过可控简化检验细胞周期调控的物理原则,对合成细胞及生长—复制耦合有直接价值。

精选 12 · 期刊 · Nature Communications

遗传编码局部学习规则使工程细菌实现物理学习

A genetically encoded local learning rule enables physical learning in engineered bacteria

Nature Communications · 第一作者:Satya Prakash

工程大肠杆菌以两种耦合质粒的相对丰度存储模拟权重,环境启动子与共享亚致死信号把局部活性转换为权重负更新。测量追踪权重分布及混合群体选择性重写,展示外部路由监督任务,但复杂分类器部分仍依赖模拟。

推荐理由: 把记忆与局部更新嵌入活体物质,直接关联物理学习、群体计算和耗散驱动信息处理。

精选 13 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

用于数据驱动物理系统稳定性与感受性发现的神经算子框架

A neural operator framework for data-driven discovery of stability and receptivity in physical systems

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Chengyun Wang

研究从观测训练动力学神经算子,再由自动微分提取 Jacobian,识别平衡点及周期轨道的稳定性与最敏感受迫响应。经典模型、流动及气候数据展示其在未知方程下提取失稳模态的能力,所得分析仍依赖代理模型准确性。

推荐理由: 无方程稳定性与响应分析对复杂非平衡体系有直接方法价值,兼顾非线性表征及局部动力学诊断。

精选 14 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

从观测数据重构细胞前缘肌动蛋白动力学

Reconstructing actin dynamics of the leading edge from observational data

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Wenzheng Shi

研究从未扰动细胞前缘的肌动蛋白、Arp2/ 3 密度及边缘速度涨落重构线性动力学,再以简约机制建立非线性模型。所得模型估计反应和输运速率,提出逆向流是主导非线性项,突出 Arp2/ 3 正反馈与肌动蛋白密度负反馈构成的阻尼振荡。

推荐理由: 直接从自然涨落推断主动迁移网络的力学与动力学,贡献在可检验模型而非仅相关分析。

精选 15 · 期刊 · Physical Review E

非对称循环相互作用产生稳定平均场平衡,而人口噪声诱发持续振荡

Asymmetric cyclic interactions lead to stable mean-field equilibria while demographic noise induces sustained oscillations

Physical Review E · 第一作者:A. L. L. Middleton

非对称循环竞争模型的平均场必收敛平衡、不能产生周期轨道,但有限群体的随机相互作用仍形成具有主导正频率的内源涨落。研究比较确定性极限与人口噪声并分析竞争切换稳健性,揭示观测振荡不必来自平均场极限环。

推荐理由: 区分噪声维持的相干振荡与确定性周期行为,是集体非平衡动力学的直接机制问题。

精选 16 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

聚合物添加剂显著增强二维受剪对流传热

Significant heat-transfer enhancement via polymer additives in two-dimensional sheared convection

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Guanhan Li

二维受剪对流的稳定性和直接模拟显示,聚合物中心模态对传热改善很弱,而浮力对流模态可大幅增强热通量。钩状聚合物应力形成“聚合物壁”,贴壁时重组反向旋涡并增强传热,但付出较大流阻代价,揭示弹性与浮力协同机制。

推荐理由: 区分不同失稳模态并把应力结构联系到输运效率,直接推进黏弹流体非平衡物理。

精选 17 · 期刊 · Science Advances

吸气关闭吸引子支持呼吸的稳健灵活控制

An inspiration-off attractor supports the robust and flexible control of breathing

Science Advances · 第一作者:Nicholas E. Bush

高密度神经记录结合光遗传与生理扰动显示,抑制输入可提前或延后呼吸。生成动力学模型提出抑制暂时稳定低维流形中的呼气吸引区,以控制节律,为经典吸气关闭开关赋予网络动力学解释。

推荐理由: 扰动实验与吸引子模型连接节律控制,对生物振荡与反馈网络有具体物理价值。

精选 18 · 期刊 · Science Advances

甲基转移酶 RsmB 通过协调核糖体蛋白招募伴护大肠杆菌核糖体组装

Methyltransferase RsmB chaperones <i>E. coli</i> ribosome assembly by orchestrating the recruitment of ribosomal proteins

Science Advances · 第一作者:Qilan Wei

实时单分子组装实验发现,RsmB 本身而非其甲基化产物调节核糖体蛋白的加入次序:先稳定招募 uS7、暂阻 uS19,甲基转移循环完成后释放。足迹分析显示 rRNA 连接区重构,支持通过暂时改变共转录折叠能景控制装配的机制。

推荐理由: 动态能景与有序分子装配的实验因果证据具有明确物理交叉价值。

精选 19 · 期刊 · Science Advances

高岭石诱导冰成核:形貌塑造尘粒活性位点的尺寸依赖性

Ice nucleation by kaolinite: Morphology shapes the size dependence of ice nucleation active sites on dust particles

Science Advances · 第一作者:Yuhang Song

分粒径高岭石实验发现,低温下单位表面积冰核活性近似不依赖粒径,较暖温度则 6–12 微米颗粒显著更活跃。形貌分析将其联系于对齐多层片边缘提供的连续羟基表面,提示仅按表面积参数化存在局限。

推荐理由: 异质成核、颗粒形貌与尺度效应有明确软物质物理交叉。

精选 20 · 期刊 · Nature Communications

无细胞重构揭示 PACRG 与 FAP20 协同稳定微管双联体

Cell-free reconstitution reveals synergistic stabilization of microtubule doublets by PACRG and FAP20

Nature Communications · 第一作者:Daria Khuntsariya

无细胞重构结合 TIRF 及冷冻电镜显示,PACRG 与 FAP20 共同在微管双联体形成高密斑块,降低 B 管解聚速率、提高挽救频率。重构结构的曲率涨落减小、排列更刚直,支持局部蛋白协同稳定纤毛骨架的机制。

推荐理由: 从分子斑块到管状骨架刚度和动态稳定性有明确物理联系,对纤毛力学提供实证。

精选 21 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

黑色素生成调节鸟类虹彩

Modulation of avian iridescence via melanogenesis

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Soraia Barbosa

遗传、细胞及光学分析显示黑色素生成变化改变羽毛纳米多层架构,包括层周期、黑素体形状及沉积时序,因而调节鸟类虹彩。单点遗传变化可在已有层状组装能力背景下改变虹彩,揭示生物光子材料的发育可塑性。

推荐理由: 分子调控如何塑造有序纳米结构和光学功能有明确软材料交叉价值。

精选 22 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

可控纤维素纳米晶功能化引导聚合物特异蛋白冠及免疫细胞相互作用

Controlled functionalization of cellulose nanocrystals directs polymer-specific protein coronas and immune cell interactions

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Richard Fuku

在共同纤维素纳米晶表面系统调控聚合物接枝密度及构象,发现致密刷在单蛋白条件下抗吸附,却无法阻止血清中动态蛋白冠。不同聚合物选择富集不同蛋白并改变免疫细胞作用,说明简单抗污测量不能充分预测复杂环境行为。

推荐理由: 聚合物刷、吸附竞争与纳米生物界面的系统比较有清晰软物质价值。

精选 23 · 预印本 · bioRxiv

纤毛排列异质性使草履虫实现多种流动功能

Heterogeneity in cilia patterning enables multiple flow functions in Paramecium

bioRxiv · 第一作者:Laan, D. M. · 通讯作者:Guillermina R Ramirez-San-Juan

膨胀显微与高速成像测量草履虫纤毛排列、拍动及后生波,同时记录流场。表面分为高密高频摄食域与较稀慢拍游泳域,选择性移除分别损伤对应功能,显示固定阵列中的时空异质性可使单细胞同时生成不同功能流。

推荐理由: 多纤毛协调、流场与功能分区的因果实验高度贴合生物流体和活性阵列研究。

预印本,尚未经同行评议。

精选 24 · 预印本 · bioRxiv

表面诱导 tau 凝聚在微管周围形成选择性微环境

Surface-induced tau condensation generates a selective microenvironment around microtubules

bioRxiv · 第一作者:Lanska, E. · 通讯作者:Marcus Braun

实验与理论表明 tau 在生理浓度下经类预润湿转变于微管上形成多层凝聚体。最内层结合受微管晶格间距及双重相互作用控制,外层由 tau 吸引形成且离开表面不稳定;各层分别限制表面可及性或招募 RNA、游离微管蛋白。

推荐理由: 表面诱导凝聚及层间功能差异提供明确软物质机制,不需无依据引入非平衡或活性解释。

预印本,尚未经同行评议。

精选 25 · 预印本 · bioRxiv

肌球蛋白 Va 适配蛋白 melanophilin 的磷酸化状态调节骨架交叉口脂质体上的马达拔河

The Phosphorylation State of Melanophilin, a Myosin Va Adapter Protein, Biases the Tug-of-War Between Myosin Va and Kinesin-1 on Liposomes at Actin-Microtubule Intersections In Vitro

bioRxiv · 第一作者:Bensel, B. M. · 通讯作者:David M Warshaw

体外脂质体同时负载肌球蛋白 Va、驱动蛋白 1 及适配蛋白 melanophilin,磷酸化状态改变其在肌动蛋白—微管交叉口的出路。磷酸化态偏向肌动蛋白并起锚定作用,去磷酸化态偏向微管并延长运输,揭示可调的马达竞争机制。

推荐理由: 直接重构双马达运输与轨道选择,对活性分子机器及骨架网络交叉运输高度相关。

预印本,尚未经同行评议。

精选 26 · 预印本 · bioRxiv

放手以抓牢:CCM2 缺失扰乱脑海绵状血管畸形中的内皮力平衡

Letting go to hold on: loss of CCM2 disrupts endothelial force balance in cerebral cavernous malformations

bioRxiv · 第一作者:vorsselmans, S. · 通讯作者:Susana Rocha

分子张力 FRET 传感与黏附成像显示,CCM2 缺失使内皮单层力学接合从细胞间连接转向细胞—基质界面,部分涉及 ROCK 收缩。基质变硬进一步放大不平衡,提示环境重塑与力传递可形成前馈,但该循环仍是基于结果提出的解释。

推荐理由: 跨黏附系统的力分配及刚度反馈有直接组织力学价值,实验提供分子力而非仅表达关联。

预印本,尚未经同行评议。

精选 27 · 预印本 · bioRxiv

守恒移动边界多物理框架揭示渗透流与肌动蛋白驱动迁移的非线性耦合

A conservative moving-boundary multiphysics framework reveals nonlinear coupling between osmotic flow and actin-driven cell migration

bioRxiv · 第一作者:Zhou, H. · 通讯作者:Yizeng Li

保守移动边界模型耦合膜渗透、胞内流动及肌动蛋白周转,严格转移单体与纤维池通量。计算发现泵驱动胞质流优先重分布 G -actin,重排膜聚合和应力;联合迁移超过校正后的单独响应之和,提出对流介导非线性协同的机制。

推荐理由: 直接将膜输运与主动骨架发力连接起来,且以守恒和匹配对照支持模型中的协同结论。

预印本,尚未经同行评议。

精选 28 · 预印本 · bioRxiv

混合还是分相:阳离子—π 作用抑制异型凝聚体局部结构及动力学异质性

To mix or to de-mix?: Cation-π suppresses heterogeneity in local structure and dynamics of heterotypic Condensates

bioRxiv · 第一作者:Roy, S. · 通讯作者:MILAN KUMAR HAZRA

系统粗粒化模拟改变二元肽序列、配比及阳离子—π 作用强度,预测额外交叉吸引可由核壳分区转向混合,提高凝聚稳定性并降低空间、动态异质性。更强内聚同时减慢扩散和均化链重构,连接相稳定与内部材料动态。

推荐理由: 对异型生物凝聚的混合、相分区与动力学给出可控相互作用机制,直接贴合软物质主线。

预印本,尚未经同行评议。

精选 29 · 预印本 · bioRxiv

从粗粒化分子动力学模拟到生物分子凝聚的连续模型

From coarse-grained molecular dynamics simulations to continuum models of biomolecular condensation

bioRxiv · 第一作者:Hubman, A. · 通讯作者:Franci Merzel

以 FUS 低复杂度结构域的粗粒化分子模拟反演 Cahn–Hilliard 模型自由能与迁移率,连续描述重现旋节涨落及粗化形貌。自由能跨阶段可迁移,迁移率却分成两个动力学区,即使用浓度依赖形式也不能消除,界定分子到连续建模的局限。

推荐理由: 生物凝聚跨尺度动力学的参数可迁移性是直接软物质问题,明确区分热力学与输运贡献。

预印本,尚未经同行评议。

精选 30 · 预印本 · bioRxiv

增加鞭毛数量增强细菌逆流及横向迁移

Increased flagellation enhances bacterial migration against and across flow

bioRxiv · 第一作者:Javi, F. · 通讯作者:Navish Wadhwa

可调鞭毛表达的大肠杆菌在微流控表面流中被追踪,更多鞭毛提高无流速度,减少顺流输运并增加、更持久地逆流游动,也增强横向迁移。近壁模型通过速度与倾角变化重现趋势,连接推进、逆流对齐和手性转向。

推荐理由: 可控鞭毛数实验与近壁模型直接揭示生物游动如何抵抗及跨越背景流,主线高度相关。

预印本,尚未经同行评议。

依据标题与摘要整理;论文链接指向原始出处。

BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST

生物物理科研日报

2026-10-15 · 完整自然日 · 精选 28 篇(期刊 13、预印本 15)

精选 01 · 期刊 · Science

频率编码调节小肠细胞类型组成

Frequency encoding regulates cell type composition in the small intestine

Science · 第一作者:Sonja D. C. Weterings

内源荧光报告显示小肠 Hes1 振荡频率沿隐窝—绒毛轴呈细胞类型相关梯度,并受细胞周期及 Wnt、Notch 调节。作者以微流控操控类器官 Notch 振荡,发现频率改变吸收与分泌谱系的比例,为细胞命运的频率编码提供实验依据。

推荐理由: 可控驱动实验将振荡信息与组织组成相连,对生物动力学和信息编码有明确跨尺度价值。

精选 02 · 期刊 · Physical Review Letters

薄膜排液在鞍点处变得奇异

Thin-Film Drainage Becomes Singular at Saddles

Physical Review Letters · 第一作者:Simeon Djambov

实验、模拟及渐近分析表明,重力驱动薄膜沿曲面排液时,即使光滑鞍点也会生成对数奇异的液脊,无需尖边或缺陷。排液、静水压力与毛细作用在动态区域内平衡并正则化奇异性,揭示几何控制液膜再分布的机制。

推荐理由: 曲率、毛细作用与薄膜流动的直接耦合具有明确新意,且多种方法相互支持。

精选 03 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

函数空间上非平稳动力学的临界跃迁预报

Tipping point forecasting in nonstationary dynamics on function spaces

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Miguel Liu-Schiaffini

研究用递归神经算子从临界跃迁前的非平稳动力学学习,再以物理约束偏离及保形预测预报未来跃迁并估计不确定性。在 Lorenz、Kuramoto–Sivashinsky 等系统及云层、尾流案例中验证,近似或部分约束也可提供预警。

推荐理由: 非平稳复杂动力学的临界跃迁预报有直接方法价值,并显式处理不确定性与跨条件泛化。

精选 04 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

平面极性起始的合成重构揭示跨尺度对称性破缺原理

Synthetic reconstitution of planar polarity initiation reveals principles of symmetry breaking across scales

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Leah A. Wallach

研究在工程化上皮细胞中离体重构平面极性起始,发现集体迁移可作为破缺对称性的线索,诱导 CELSR 连接前后富集及多细胞极性对齐。该过程无需 VANGL–FZD 互作,显示形态发生运动能够触发跨尺度空间图案。

推荐理由: 集体迁移如何建立协调极性是活性组织的重要问题,重构实验给出具体的跨尺度因果线索。

精选 05 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

剪切诱导垂直于电场的电泳迁移

Shear-induced electrophoretic migration perpendicular to the electric field

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Andrés Rodríguez-Galán

针对电泳与压驱流共同作用下微粒横向迁移的机制,理论表明剪切可打破离子云对称性,通过耦合电泳与扩散泳产生垂直电场的运动,无需流体惯性。解析式预测微米每秒量级速度及 Dukhin 数约为一时的迁移反向。

推荐理由: 为胶体电动输运提供明确的新机制与可检验预测,直接贴合非平衡软物质。

精选 06 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

椭圆周围薄膜流中剪切与表面张力竞争引起的失稳

Instability between shear and surface tension for a thin-film flow surrounding an ellipse

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Josh Shelton

理论研究椭圆基底外的自由表面薄膜,结合稳态、线性稳定性及时间演化分析,发现曲率变化足够大时,剪切与表面张力竞争可使对称态失稳,产生非对称液面及垂直剪切方向的输运。结果提出几何驱动的对称性破缺机制。

推荐理由: 曲率与界面应力竞争导致横向输运,直接关联薄膜软物质与非平衡失稳。

精选 07 · 期刊 · Science

气流重新定义野外空中运输的能量成本

Airflows redefine the cost of aerial transport in the wild

Science · 第一作者:Martina Scacco

利用 50 种野生鸟类和蝙蝠的高分辨运动数据估计运输能耗,研究显示从大气流取能可改变实验室得到的飞行成本排序。成本取决于环境、形态和行为耦合,为预测风场变化对动物移动的影响提供框架。

推荐理由: 真实环境流场对运动能量学的影响与生物流体相互作用直接交叉,值得关注。

精选 08 · 期刊 · Nature Communications

电场控制接触—摩擦—分离过程中的静电荷

Electric fields control static charge during contact-friction-separation

Nature Communications · 第一作者:Andris Šutka

聚合物接触起电实验显示外电场能调节乃至反转摩擦分离后的电荷大小与极性。模拟表明该电场与挠曲电效应产生的场同量级,为挠曲电驱动机制提供初步证据,但并未确定所有电荷载体或普遍机制。

推荐理由: 接触、电荷转移与材料变形耦合对颗粒和聚合物软物质有明确价值,需保留证据强度限定。

精选 09 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

多价弱接触塑造分子伴侣与新生蛋白的相互作用

Multivalent weak contacts shape chaperone–nascent protein interactions

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Nandakumar Rajasekaran

研究用单分子荧光和光镊追踪触发因子与核糖体新生链的作用,发现停留时间随链长非单调变化。机械力扰动结合,支持由多重弱动态接触构成的多价模型,提示该机制兼顾避免错误折叠与构象探索。

推荐理由: 单分子力学直接检验动态多价相互作用,对蛋白质物理与软物质结合动力学有具体价值。

精选 10 · 期刊 · Proceedings of the National Academy of Sciences

饥饿时全局蛋白水解调控细菌蛋白组重塑及存活—再生长权衡

Global proteolysis during starvation governs proteome remodeling and a survival–regrowth trade-off in bacteria

Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Gabriel Manzanarez

研究发现饥饿大肠杆菌通过分阶段蛋白降解供应氨基酸和能量,维持应激蛋白合成。该重塑提高长期存活,却因非特异性损耗生物合成酶而延迟营养恢复后的再生长,揭示资源回收与恢复速度的权衡。

推荐理由: 对细胞资源分配、能量维持与生长权衡有明确交叉价值,非单纯疾病机制报道。

精选 11 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

密集冠层湍流中的能量传递与尺度组织

Energy transfer and scale organisation in dense canopy turbulence

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Riccardo Bertoncello

尺度分辨能量预算显示密集水下冠层内湍流主要由尺度间传递与压力—应变再分配维持。外层向冠层传能占优但并非单向,极端交换偏向细尺度;冠层柔性降低外层相干性及层间传能效率。

推荐理由: 柔性结构如何重组湍流能量交换对生物流动与流固耦合有明确交叉价值。

精选 12 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

矩形板的三维颤振动力学:临界条件与超临界状态

Three-dimensional flutter dynamics of a rectangular plate: Exploring critical conditions and post-critical regimes

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Bálint Nagy

数值研究系统绘制柔性矩形板在黏性层流中的稳定、极限环和不规则颤振区,结合线性稳定性解释起始条件。频率主要由质量比和颤振模态决定,高质量比可出现展向模态,并据此评估能量收集配置。

推荐理由: 三维流固耦合、自激振荡及模态选择对柔性结构和生物流动建模有具体价值。

精选 13 · 期刊 · Journal of Fluid Mechanics

热声系统准周期与混沌振荡的遗传编程控制

Genetic programming control of quasiperiodic and chaotic oscillations in a thermoacoustic system

Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Bo Yin

Rijke 管实验用遗传编程发现非线性闭环反馈律,较开环方案以更低驱动代价抑制准周期及混沌热声振荡。诊断显示抑制态仍保留确定性混沌迹象,部分低幅态停控后持续,提示吸引盆切换。

推荐理由: 对自激系统的无模型反馈控制与混沌抑制有可迁移价值,且保留了未完全消除混沌的限定。

精选 14 · 预印本 · arXiv

密度与形状调控闭合曲面上活性物质的动态自组织

Density and shape govern the dynamical self-organization of active matter on a closed surface

arXiv · 第一作者:Romain Leroux

微管—驱动蛋白在球形液滴表面重构活性向列皮层,四个正半缺陷呈持续振荡并周期切换平面与四面体排列。实验调节密度及挤压曲率,观察轨迹变化和额外缺陷生成,表明活性、密度与几何足以产生形态发生样循环。

推荐理由: 重构实验直接分离曲率与活性组织的耦合,拓扑缺陷与密度调控高度贴合研究主线。

预印本,尚未经同行评议。

精选 15 · 预印本 · arXiv

从作用量原理到弹性与黏性活性物质的随机热力学

From Action Principle to Stochastic Thermodynamics of Elastic and Viscous Active Matter

arXiv · 第一作者:Valentina Barletta

研究从最小作用量及 Rayleighian 力学形式导出活性材料的随机热力学与弹性动力学,以局部集体坐标和流速构成共轭变量,联结膜、壳、液滴及流体描述。作者进一步推导并模拟含涨落的边界驱动细胞核变形模型,展示框架用途。

推荐理由: 统一弹性与黏性活性软物质的随机描述,对理论建模有直接方法贡献,生物示例保持模型层面的限定。

预印本,尚未经同行评议。

精选 16 · 预印本 · arXiv

老化凝聚体的相共存与成核

Phase coexistence and nucleation of aging condensates

arXiv · 第一作者:Yicheng Qiang

理论将 Flory–Huggins 相分离模型与老化陷阱模型结合,描述生物凝聚体由液滴向固态演化。所得相图含亚稳液体共存区,致密亚稳液体可作为玻璃成核的中间态,形成两步路径,为老化凝聚体的热力学及动力学提供统一模型。

推荐理由: 相分离、玻璃化与老化的耦合直接属于软物质主线,两步成核是明确可检验预测而非既成实验事实。

预印本,尚未经同行评议。

精选 17 · 预印本 · arXiv

大肠杆菌 RNA 聚合酶与染色体空间组织的机制解析

Mechanistic insights into the spatial organization of RNA polymerase proteins and the chromosome in E. coli cells

arXiv · 第一作者:Debarshi Mitra

模拟研究大肠杆菌 RNA 聚合酶簇与染色体位点共定位,提出 NusA 相互吸引通过聚合物辅助凝聚驱动凝聚体形成,进而促进 rrn 操纵子聚集。模型据此协调荧光成像与 Hi- C 的不同观察,机制仍属模拟解释而非直接实验证实。

推荐理由: 聚合物组织与生物凝聚耦合有明确物理机制,直接连接相分离与细胞内空间结构。

预印本,尚未经同行评议。

精选 18 · 预印本 · arXiv

可压缩活性液晶中湍流的控制

Controlling Turbulent Flows in Compressible Active Liquid Crystals

arXiv · 第一作者:Dimitrios Krommydas

可压缩活性向列连续理论预测,图案化活性压力将物质从高活性区排往低活性区,密度差由与可压缩性相关的参数控制。调节可压缩性还可迁移活性湍流,并在尖锐活性界面稳定受软限域束缚的一维涡链。

推荐理由: 将密度可变性作为控制活性湍流和涡结构的独立参数,解析简化与连续理论直接贴合研究主线。

预印本,尚未经同行评议。

精选 19 · 预印本 · arXiv

循环驱动金属玻璃中屈服前老化与屈服后返年轻化的统一动态标度

Universal Dynamic Scaling for Sub-Yield Aging and Over-Yield Rejuvenation in A Cyclically Driven Metallic Glass

arXiv · 第一作者:Nannan Ren

金属玻璃分子动力学研究提出统一动态时钟描述循环加载下屈服前老化与屈服后返年轻化。两区分别由局域弹性应力涨落和宏观塑性剪切功控制;作者进一步建立松弛衰减与涨落指数的标度关系,联系流变与能景演化。

推荐理由: 驱动非晶材料的老化、屈服及应力涨落直接属于主线,且提出区分能量注入途径的明确标度预测。

预印本,尚未经同行评议。

精选 20 · 预印本 · arXiv

时空相关活性调控随机组织超均匀态

Spatiotemporally correlated activity regulation of random-organizing hyperuniform states

arXiv · 第一作者:Yuhan Peng

粒子模拟与线性涨落理论构造二元随机组织模型,独立驱动粒子的局部密度调节另一组粒子活性。结果表明,即便粒子位移仍守恒质心,时空相关的活性调控也能破坏超均匀性,说明守恒律本身不足以保证长波密度涨落消失。

推荐理由: 用明确反例界定动态超均匀的产生条件,直接连接活性关联、守恒与非平衡涨落。

预印本,尚未经同行评议。

精选 21 · 预印本 · arXiv

二元、三元及多分散胶体液滴中干燥诱导的尺寸分离与分层

Drying-Induced Size Segregation and Stratification in Colloidal Droplets across Binary, Ternary, and Polydisperse Systems

arXiv · 第一作者:Zhoaxuan Liu

布朗动力学研究二元、三元及多分散胶体液滴干燥,预测小颗粒偏外、大颗粒偏内的径向分层,受 Péclet 数、粒径差及配比调节。多粒子碰撞动力学纳入流体相互作用后分层减弱但仍存在,提示流体耦合影响定量强度。

推荐理由: 直接研究蒸发输运与胶体自组装,系统比较粒径分布及流体作用,有清晰软物质价值。

预印本,尚未经同行评议。

精选 22 · 预印本 · bioRxiv

人类着丝粒的力学表征

Mechanical characterization of human centromeres

bioRxiv · 第一作者:Clement, T. · 通讯作者:Gijs Wuite

光镊测量孤立人中期染色体发现,着丝粒低力下更硬且更常明显软化,高力下则与整体染色体类似地硬化。作者以软化分层虫状链模型描述响应;黏连蛋白切割改变力学却不足以体外分离,张力还伴随拓扑异构酶 II 募集。

推荐理由: 直接测量并建模染色体非线性力学,连接结构韧性与缠结调控,具有明确软生物物理贡献。

预印本,尚未经同行评议。

精选 23 · 预印本 · arXiv

线性与非线性系统的动态粗粒化:Mori–Zwanzig 形式及其拓展

Dynamic Coarse-Graining of Linear and Non-Linear Systems: Mori-Zwanzig Formalism and Beyond

arXiv · 第一作者:Bernd Jung

研究以投影算符和模拟比较示踪粒子的线性与非线性动态粗粒化。非线性外势下,线性投影所得广义朗之万方程不能正确重现非高斯参数与散射函数,非线性投影可改善;非谐环境耦合还产生依赖势阱的记忆贡献。

推荐理由: 直接检验常用粗粒化在复杂介质中的失效及修正途径,对记忆动力学方法有清晰贡献。

预印本,尚未经同行评议。

精选 24 · 预印本 · arXiv

最小智能体—环境模型中的自发学习与集体学习

Spontaneous and Collective Learning in a Minimal Agent-Environment Model

arXiv · 第一作者:Sebastiano Ariosto

最小智能体—环境模型中,分类规则只追求时间上的标签一致性;加入简单性偏置可使规则自发对齐数据潜结构。统计力学分析刻画学习相变,并预测群体标签交换既能使孤立个体无法学习的区域出现学习,也可在其他区域抑制学习。

推荐理由: 信息交换如何改变集体学习相边界直接贴合集体行为与非平衡统计主线,贡献不依赖显式奖励。

预印本,尚未经同行评议。

精选 25 · 预印本 · arXiv

非晶粒子体系的玻尔兹曼生成器

Boltzmann generators for amorphous particle systems

arXiv · 第一作者:Louis Grenioux

研究为非晶粒子体系构造满足周期边界及粒子对称性的玻尔兹曼生成器,数值测试显示对称约束提高准确性。同时发现连续流似然积分累积误差破坏时间可逆性,使精确热力学重加权受损,揭示平衡采样方法的一项局限。

推荐理由: 针对玻璃平衡采样的物理一致性提出具体检验与失败机制,不能将生成过程等同非平衡材料行为。

预印本,尚未经同行评议。

精选 26 · 预印本 · arXiv

非线性广义朗之万方程的局限:交叉关联、不可逆性与失同步

Limits of the Non-Linear Generalized Langevin Equation: Cross-Correlations, Irreversibility and Desynchronization

arXiv · 第一作者:Bernd Jung

简化模型研究指出,非线性力与记忆会产生力—噪声交叉关联,使有效噪声依赖位置并具有不可逆性。弱非线性下记忆迭代或微观一致噪声可部分修正,强势垒等情形则重构失败并失同步,界定非线性广义朗之万描述的适用边界。

推荐理由: 对软物质粗粒化中高斯可逆噪声的常用假设提出明确检验,直接影响记忆动力学建模可靠性。

预印本,尚未经同行评议。

精选 27 · 预印本 · arXiv

复杂网络中随机子系统重置诱导的同步

Synchronization induced by stochastic subsystem resetting in complex networks

arXiv · 第一作者:Kevin Paramero-Arias

网络振子模型显示,对部分节点随机重置可使从未被重置的节点也同步。无限重置率极限映射为接地 Laplacian 问题,平均场及模拟进一步揭示重置比例、位置和连接度的作用,以及与固有集体旋转竞争产生锁相。

推荐理由: 子系统驱动如何控制整体相干性直接贴合集体动力学,具有解析预测及网络模拟支持。

预印本,尚未经同行评议。

精选 28 · 预印本 · arXiv

带重置的异质种群增长中的部分局域化与多重分形

Partial Localization and Multifractality in Heterogeneous Population Growth with Resetting

arXiv · 第一作者:Maximilien Bernard

异质乘性增长模型结合平均场再分配与局部随机重置,预测弱重置时部分局域化:有限人口比例集中于少量有利位点,而承载位点随时间切换。理论推导增长率、幂律尾及平均份额的多重分形,揭示重置与无序共同塑造的非平衡相。

推荐理由: 明确的部分局域化机制及解析相结构直接关联无序增长与非平衡统计物理。

预印本,尚未经同行评议。

依据标题与摘要整理;论文链接指向原始出处。