三个多世纪以前，显微镜先驱安东尼·范·列文虎克(Antoni van Leeuwenhoek)被他在附近池塘的一滴水中发现的微小生物惊叹不已。他尤其被眼虫细胞的行为所震惊。这些单细胞生物大部分时间都在做他们大多数同龄人所做的事：通过击打他们的鞭毛来游泳。然而，有时，Euglena表现为和谐协调的，大幅度的细胞体变形，这种行为被称为metaboly。为什么这些细胞重复这种优雅的体操已经让范吕文霍克感到困惑，今天仍然是一个谜。

本周在自然物理学中写作，来自里雅斯特的SISSA和OGS，比萨的Scuola Superiore Sant'Anna和巴塞罗那的UniversitatPolitècnicadeCatalunya的研究小组表明，可以让Euglena在狭窄的空间内快速爬行。这一特征可能成为软机器人尖端领域新工程应用的灵感来源。

使用数学建模研究运动

SISSA和Sant'Anna教授Antonio De Simone和加泰罗尼亚政治大学教授Marino Arroyo以及IBEC的附属研究员大约十年前对Euglena的运动产生了兴趣 - 美丽的业余视频引发了人们的兴趣YouTube上。他们首先尝试使用数学建模来理解它们。“我们理解Euglena利用其错综复杂的活动信封来表现他们特有的舞蹈的机制，但他们为什么这样做的核心问题一直困扰着我们，”Marino Arroyo说。生物学家研究Euglena的共识是，metaboly是一种无功能遗迹，通过从祖先使用它来吃掉大型猎物的进化而继承而来。“然而，这种解释并没有使我们信服;虽然只是看起来过于有目的和优雅而成为过去的遗迹，

最快的爬行单元

“以前的研究和观察结果表明，在拥挤的环境或狭窄的空间中移动可能是有用的，”该研究的第一作者，SISSA的研究员Giovanni Noselli指出。他与OGS的生物学家Alfred Beran合作培养了Euglena细胞。当他把它们放在SISSA的SAMBA实验室越来越窄的管子里检查他们对禁闭的反应时，Giovanni Noselli注意到限制触发了metaboly，更重要的是，它的功能变得明显。“细胞以惊人的优雅和有效性爬行，每十秒一个体长，比最快的爬行动物细胞快得多，”Giovanni Noselli说。结合实验观察，理论和计算模型，

这项研究的研究人员对他们的物理方法可能对生物学产生的影响感到兴奋。该研究根据它们在运动中的表现，鉴定了不同种类的眼虫中不同的代谢类型。“生物学家现在可能会问这些不同的风格如何适应Euglena的进化历史。更有趣的是，我们现在知道Euglena是一种单细胞爬行生物，能够在狭窄的环境中以极高的效率移动。但是，如果或当这些细胞在自然环境中使用这种能力仍不清楚，“Antonio DeSimone说。

从生物学到机器人学

除了生物学，作者相信这项研究可以激发新技术。“Euglena的活跃包膜，由分子马达连接的薄螺旋弹性条组成，看起来像是一个工程奇迹，”Marino Arroyo说。该研究表明，细胞按照“具体智能”原则进行操作，这是一种新的范例，根据这种模式，软机器人可以通过利用其灵活性而可靠地响应变化和复杂的请求，而不是依赖于复杂的传感和计算。根据Antonio DeSimone的说法，“未来可能会设计出受Euglena启发的软机器人，可以在复杂和狭窄的环境中移动，包括土壤，碎片或人体。”