生物物理学新发现：生命的形状，可能并不是DNA决定的

我们从小接受的生命观，其实挺“工程化”的。

好像身体是一套施工图纸。

基因是设计院。

细胞是施工队。

最后长成什么样，全写在蓝图里。

但现实越来越不像这么回事。

最近一项发表在《Physical Review Letters》的研究，讲了一件听起来有点离谱、但又越想越合理的事：

生命的形状，可能不是被设计出来的。

而是被“挤”出来的。

更准确地说，是被一些结构里的“错位”和“裂缝”推出来的。

先别被吓到。

这个所谓的“裂缝”，在物理里有个听起来很唬人的名字：

拓扑缺陷。

其实没那么玄。

你可以想象一群人排队朝一个方向走。

理论上大家都应该朝前。

但总有人会歪一点、拧一点、转身。

当一小片区域的方向彻底对不上时，就形成了一个“对齐失败点”。

秩序断裂了。

这就是拓扑缺陷。

不是东西坏了。

而是局部规则接不上。

这种东西其实你每天都在用。

液晶屏。

没错，就是你现在盯着看的屏幕。

液晶分子本来应该整整齐齐排好来控制光线。

但世界从来不完美，总会有对不齐的地方。

这些地方就是拓扑缺陷。

而屏幕的很多光学表现，恰恰取决于这些“排不好队”的区域。

说白了：

你刷短视频的画面，某种程度上是缺陷在帮忙。

但真正有意思的，是这种现象不只存在于材料里。

它也存在于生命里。

比如细菌群。

一群细菌会自己动，自己耗能，自己找吃的。

它们不是被推着走，而是主动游。

这种系统，物理学叫“活性物质”。

听起来高冷，本质就是：

自己带发动机。

在这样的体系里，拓扑缺陷不是静止的。

它们会移动。

甚至像小生物一样游走。

不是装饰，而是动力节点。

过去大家认为，这种行为只会出现在“像液体一样”的生命系统里。

比如细菌群，看起来就像在流动。

但问题是：

人体组织不是水。

肌肉不是汤。

上皮组织不是粥。

它们更像固体。

会硬撑。

会抗拒变形。

所以老理论就有点卡壳：

如果是固体，那这些缺陷怎么动？

难道就只能原地罚站？

这次的新研究干了一件挺爽的事：

它说，固体里的缺陷也能动。

而且不是被流动带走。

而是被内部力量“推”着走。

你可以把组织想象成一块一直在悄悄用力的橡皮泥。

细胞内部有分子马达。

肌肉会收缩。

各种微小活动持续制造应力。

这些力不会平均分布。

它们会堆积。

一旦结构对不上，力就会集中在那里。

就像地震前的断层。

压力堆到一定程度，就会滑。

拓扑缺陷就是这种“应力汇聚点”。

一旦两边用力不均，它就会被挤着移动。

不是被拖走。

而是被顶走。

更妙的是：

在这种固体系统里，它的运动方向甚至可能和液体里的完全相反。

这件事刚好解释了一个困扰实验界挺久的怪现象。

在某些体外培养的肾组织实验中，人们看到这些缺陷的移动方向，和老理论预测完全对不上。

之前大家只能挠头。

现在这个模型给了一个简单答案：

因为你拿液体理论去解释固体行为。

当然对不上。

换套物理直觉，方向就通了。

如果只是解释一个实验现象，那还只是技术进步。

真正大的问题是：

这可能动摇我们对“形态”的理解。

生命是怎么长成现在这个样子的？

为什么头在上？

为什么器官在这里？

为什么触手从某个点长出来？

过去主流答案是：

基因调控。

但有个老实验一直让人心里发毛。

水螅。

那种能整只再生的生物。

研究发现，在它再生身体时，身体轴线往往出现在拓扑缺陷附近。

不是基因先指定位置。

而是结构里的“对不齐点”成了生长中心。

就像城市发展围绕交通枢纽展开一样。

不是规划出来的，而是流动形成的。

现在这项研究往前推了一步。

不仅缺陷能决定位置。

它们还能自己移动。

被内部力场导航。

这意味着，生命形状的形成，可能不只是化学问题。

还是一个物理过程。

基因提供材料。

提供规则。

但真正把身体“塑形”的，可能是这些应力集中点。

是结构里的不完美。

换句话说：

生命不是因为没有错误才稳定。

而是因为错误能移动。

能释放压力。

能找到新的平衡。

如果这个思路继续发展，也许未来我们会接受一个有点反直觉的事实：

身体的形状，

不是完美秩序的结果，

而是局部混乱长期博弈后留下的稳定妥协。

不是设计。

更像演化中的“挤出来的样子”。

挺像现实生活的，对吧。

(参考：Fridtjof Brauns et al, Active Solids: Topological Defect Self-Propulsion Without Flow, Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/xv94-xpz2. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2502.11296)