導(dǎo)語

生命作為遠(yuǎn)離平衡態(tài)的活性軟物質(zhì)系統(tǒng)，其多層級有序結(jié)構(gòu)的維持與功能涌現(xiàn)，核心依賴于跨時空尺度的受控物質(zhì)輸運(yùn)與復(fù)雜動力學(xué)耦合，也是解析生命復(fù)雜行為的關(guān)鍵物理切入點(diǎn)。本期讀書會為細(xì)胞動力學(xué)讀書會第九期，北京師范大學(xué)教授李輝將在本期聚焦生命物質(zhì)的輸運(yùn)特性，系統(tǒng)介紹其團(tuán)隊在分子、細(xì)胞與組織尺度的跨尺度動力學(xué)研究成果，旨在揭示微觀輸運(yùn)動力學(xué)如何驅(qū)動宏觀功能的涌現(xiàn)與轉(zhuǎn)變，從而為解析復(fù)雜生命行為提供底層物理機(jī)制與定量化判據(jù)。

集智俱樂部聯(lián)合北京師范大學(xué)大學(xué)教授李輝，中科院理論物理學(xué)所副研究員王維康、西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后韋曉慧以及燭龍（上海）生物醫(yī)藥科技有限公司王艷博士共同發(fā)起「」，嘗試從單細(xì)胞數(shù)據(jù)中重構(gòu)細(xì)胞的動力學(xué)，以揭示細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)化的普遍特性和機(jī)制；通過分享經(jīng)典文獻(xiàn)與最新研究進(jìn)展，希望在數(shù)據(jù)、模型和生物過程間，建立起一種可以反復(fù)檢驗(yàn)、不斷驗(yàn)證的動態(tài)關(guān)系。

報告簡介

生命是典型的遠(yuǎn)離平衡態(tài)的活性軟物質(zhì)系統(tǒng)。經(jīng)過億萬年的演化，生命構(gòu)筑了從分子、細(xì)胞到組織及個體的多層級有序結(jié)構(gòu)。其動力學(xué)行為橫跨多個時空尺度：從納米/毫秒級的微觀分子輸運(yùn)，到微米/秒級的介觀細(xì)胞運(yùn)動，直至毫米/小時級的宏觀組織形變。在這些尺度之間，復(fù)雜的動力學(xué)耦合驅(qū)動了生命功能的自組織涌現(xiàn)。1944年，薛定諤在《生命是什么》中提出，生命必須通過持續(xù)的能量耗散與“負(fù)熵”引入來對抗自發(fā)的無序化趨勢。從現(xiàn)代物理學(xué)視角審視，受控的物質(zhì)輸運(yùn)正是生命維持這一非平衡穩(wěn)態(tài)的核心物理機(jī)制。本報告將聚焦生命物質(zhì)的輸運(yùn)特性，系統(tǒng)介紹我們團(tuán)隊在分子、細(xì)胞與組織尺度的跨尺度動力學(xué)研究成果，旨在揭示微觀輸運(yùn)動力學(xué)如何驅(qū)動宏觀功能的涌現(xiàn)與轉(zhuǎn)變，從而為解析復(fù)雜生命行為提供底層物理機(jī)制與定量化判據(jù)。

分享大綱

1. 生命系統(tǒng)的復(fù)雜性與物質(zhì)輸運(yùn)

2. 活細(xì)胞單分子動力學(xué)觀測技術(shù)及定量方法

3. 分子尺度：胞內(nèi)輸運(yùn)的動力學(xué)特征及調(diào)控規(guī)律

4. 細(xì)胞尺度：分子輸運(yùn)驅(qū)動的細(xì)胞行為和功能

5. 組織尺度：流體輸運(yùn)主導(dǎo)的多細(xì)胞力學(xué)

核心概念

生物物理，非平衡輸運(yùn)，單分子熒光

主講人介紹

主講人：李輝，北京師范大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者，中國科學(xué)院青促會成員。2006年本科畢業(yè)于山東大學(xué)物理學(xué)院，2012年博士畢業(yè)于中國科學(xué)院物理研究所。曾赴牛津大學(xué)、哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院學(xué)術(shù)訪問?，F(xiàn)擔(dān)任美國物理聯(lián)合會 (AIP) 期刊 Biophysics Reviews 副主編、中國物理學(xué)會 CPL 等四刊聯(lián)合青年編委等職。主要研究方向?yàn)樯镂锢砼c復(fù)雜系統(tǒng)。通過發(fā)展生命多尺度動力學(xué)實(shí)驗(yàn)觀測及定量分析方法，研究了從生物分子、細(xì)胞、到組織的非平衡物理特性、調(diào)控規(guī)律，以揭示細(xì)胞遷移、凋亡、衰老、相分離等多種生命功能的復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制。

參考文獻(xiàn)

1. Wei, T., Yang, X., Jiang, C., Liao, K., Ye, H., Luo, H. Y., Liu, Y. R., Wang, P. Y., Meng, F., Dou, S. X., Rong, Z. & Li, H. Osmotic pressure regulates DNA labelling and transcription with dCas9-SunTag system in live cells. Nat Commun17, 773 (2026).

2. Liu, F., Gao, B., Lei, L. R., Liu, S. N., Li, H. & Guo, M. Intercellular flow dominates the poroelasticity of multicellular tissues. Nature Physics21, 1311-1318 (2025).

3. Zhang, M. L., Zhang, Z., Niu, X. Z., Ti, H. Y., Zhou, Y. X., Gao, B., Li, Y., Liu, J. L., Chen, X. & Li, H. Interplay Between Intracellular Transport Dynamics and Liquid?Liquid Phase Separation. Advanced Science11, e2308338 (2024).

4. Jiang, C., Luo, H. Y., Xu, X., Dou, S. X., Li, W., Guan, D., Ye, F., Chen, X., Guo, M., Wang, P. Y. & Li, H. Switch of cell migration modes orchestrated by changes of three-dimensional lamellipodium structure and intracellular diffusion. Nat Commun14, 5166 (2023).

5. Li, B., Dou, S. X., Yuan, J. W., Liu, Y. R., Li, W., Ye, F. F., Wang, P. Y. & Li, H. Intracellular transport is accelerated in early apoptotic cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America115, 12118-12123 (2018).

時間信息

2026年4月10日（周五）晚19:30-21:30，騰訊會議線上進(jìn)行,微信視頻號+集智俱樂部B站號同步直播，感興趣的朋友掃碼報名加入細(xì)胞動力學(xué)讀書會后，可進(jìn)入學(xué)員群進(jìn)行交流。

直播信息

報名讀書會：

「細(xì)胞動力學(xué):基因網(wǎng)絡(luò)、群細(xì)胞、組織形態(tài)與發(fā)育」

由李輝、王維康、韋曉慧三位學(xué)者及王艷博士共同發(fā)起，并沿兩條主線展開：一是探討細(xì)胞命運(yùn)、多穩(wěn)態(tài)等理論核心；二是結(jié)合單細(xì)胞測序、時序推斷等方法，學(xué)習(xí)如何將靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為動態(tài)模型。

中將融合物理學(xué)、復(fù)雜科學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)，從Waddington景觀、自組織臨界，到反應(yīng)-擴(kuò)散模型與類器官實(shí)驗(yàn)，繪制一幅理解細(xì)胞命運(yùn)與群體動力學(xué)的連貫地圖。

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