以光控马达和光漂白为窗口，揭示细胞骨架主动物质网络的全局收缩与局部弥散——解读原始研究“motor-driven microtubule diffusion in a photobleached dynamical coordinate system” 学术研究背景 主动物质（Active matter）系统是近年生物物理学和合成生物学领域的前沿话题。主动物质指的是由能够消耗能量并用于自身运动或产生力的“主动组分”组成的系统，例如分子马达（molecular motors）和细胞骨架（cytoskeleton）纤维等。主动物质系统广泛存在于生物体内，从单细胞到多细胞组织，甚至动物个体层面的集体行为（如鱼群协作游动）都可见主动物质系统的组织和动力学特征。 主动物质的一个显著特征，是其可以在没有...

学术背景与问题提出 线粒体作为真核细胞中至关重要的细胞器，参与了细胞的能量代谢、信号传导以及细胞生存与死亡的调控。线粒体功能障碍与多种人类疾病相关，包括神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病和癌症等。因此，研究线粒体的动态变化对于理解其生物学功能及其在疾病中的作用具有重要意义。然而，传统的电子显微镜（EM）虽然具有极高的空间分辨率，但只能用于固定样本，无法捕捉线粒体的动态变化。荧光显微镜虽然可以用于活体样本的观察，但其分辨率有限，尤其是在三维（3D）重建和长时间成像中，光漂白（photobleaching）问题严重影响了定量分析的准确性。 光漂白是指荧光分子在光照下发生不可逆的化学变化，导致荧光信号逐渐减弱的现象。这一问题在长时间成像中尤为突出，限制了线粒体等细胞器的动态研究。尽管已有多种方法试...