قطعة من الصلصال، إذا عُجنت، تتصرف كمادة صلبة غير متبلورة (amorphous solid) — ليست بلورة، ولكنها ليست سائلًا أيضًا. داخل هذه المادة يمكن أن تنشأ انهيارات جليدية: إعادة ترتيب صغيرة واحدة تسحب جاراتها، وتمر موجة عبر العينة بأكملها. النسيج الحي، الذي تنقسم فيه الخلايا وتُعاد هيكلته باستمرار، هو أيضًا غير متبلور، لكنه يحتوي على مصدر للطاقة — الانقسامات. حتى الآن، كان من غير الواضح ما إذا كانت مثل هذه البيئة النشطة تولد انهيارات جليدية مشابهة لتلك الموجودة في المواد السلبية.
قام الباحثون ببناء نموذج ثنائي الأبعاد، حيث كل خلية عبارة عن كتلة مرنة، وانقسام الخلية هو حدث نشط يحقن الطاقة. واتضح أنه تحت عتبة التدفق، تعمل الانقسامات على تسييل النسيج، مما يسمح له بالتدفق مثل العسل الكثيف جدًا. ولكن على عكس النظائر السلبية، لا تنشأ في الأنسجة النشطة انهيارات جليدية عملاقة لإعادة الترتيب. تعمل الانقسامات كالعديد من ممتصات الصدمات الصغيرة: فهي تخمد التقلبات الكبيرة، وتمنعها من النمو.
يكمن سبب تثبيط الانهيارات الجليدية في توازن الطاقة. فالطاقة التي تجلبها الانقسامات تسمح للنسيج بالتدفق، لكنها كافية تمامًا للحفاظ على الحركة، وليس لتسريع التفاعلات المتسلسلة. ونتيجة لذلك، يظل النسيج على حافة الاستقرار — مثل كومة رمل تنهار فقط في أجزاء صغيرة، ولكنها لا تنزلق أبدًا ككتلة واحدة. وهذا يفسر لماذا لا تتدمر الأعضاء النامية بسبب إعادة الترتيب الداخلي.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2605.12109
Developing tissues often maintain mechanical coherence while continuously remodeling through cellular processes such as cell divisions and rearrangements. In this way, they are an example of amorphous solids. In passive amorphous solids, local rearrangements can trigger one another through long-ranged elastic interactions, leading to system-spanning avalanches near yielding. Whether similar collective dynamics should be expected in living tissues is unclear, because cell divisions generate stress and remodeling events independently of local mechanical stability. Here, we address this question using a two-dimensional elastoplastic model in which cell divisions are treated as active plastic events. We find that while cell divisions fluidize the tissue below the passive yield stress, but preserve the marginal stability in the quasistatic limit. However, they also strongly suppress the system-spanning avalanches of cell rearrangements, in constrast with the expected behavior in passive amorphous solids. Finally, we show that the avalanche supression originates from the energy balance in the system. Namely, the energy injected by cell divisions allows for shear flow below the yield stress, but also provides a finite budget for rearrangements. These results suggest that proliferating tissues display the structural hallmarks of marginal amorphous solids while exhibiting much shorter-ranged correlations in dynamics, compared to passive amorphous solids.
المواد الصلبة غير المتبلورة — مثل الزجاج أو الهلام الكثيف — يمكن أن تتدفق إذا انتظرت لفترة كافية. نافذة زجاجية ملونة في كاتدرائية قديمة تصبح أسمك في الأسفل على مر القرون.
في رواية "العمى الكاذب" لبيتر واتس، تُوصف أنسجة فضائية قادرة على التنظيم الذاتي دون تحكم مركزي — وهو ما يشبه إلى حد ما الأنظمة غير المتبلورة النشطة.