动物体型呈现丰富多样性，从海星到人类形态各异。近亲物种如珊瑚、水母和海葵虽属同一生物门，但体型差异显著。欧洲分子生物学实验室（EMBL）与日内瓦大学的研究团队在《细胞》杂志发表新研究，提出“机械型”概念，揭示机械组织特性变化如何决定形态多样性。这一发现为理解体型进化提供了物理基础。
传统研究聚焦遗传学，但基因无法完全解释组织如何弯曲、拉伸以形成体型，即形态发生过程。EMBL海德堡小组负责人艾萨姆·伊克米指出：“比较基因组可揭示遗传差异，但基因不能说明形态发生如何展开。即使掌握基因组，仍难预测最终形态。”
团队借鉴力学生物学，认为形态发生由组织内集体产生的力驱动，这可能是物种间体型差异产生的层面。伊克米解释：“关键在于细胞作为组织协同工作，产生力和机械约束。如果这是形态发生运作层面，它也可能是进化中形态多样性出现的层面。”研究以刺胞动物为模型，包括珊瑚、水母和海葵，因其体型多样且结构简单。
日内瓦大学纪尧姆·萨尔布鲁克斯及其团队提供理论物理和数学支持。萨尔布鲁克斯说：“物理学观点认为，复杂系统的涌现特征可通过仅含几个关键参数的模型理解。”基于六种刺胞动物实验，团队提出三个“机械模块”，组合解释体型特征如伸长和极性。伸长指身体拉伸程度，极性描述不对称性。调整模块值可预测不同形态，形成物种独特的“机械型”。伊克米补充：“机械变化源于分子变化，但机械型是这些信息能预测形态之处。我们认为进化作用于这些模块以产生新形态。”
为验证机械型作用，科学家用海葵Nematostella进行实验。通过遗传变化影响机械模块，幼虫从伸长变为圆润。改变极性需扰动多个模块，使形态类似另一物种Aiptasia。这些重塑实验表明，机械型和活性表面模型可定量预测和操纵形态。尼古拉斯·库尼表示：“研究证明了从介观物理原理解决形态进化问题的相关性，实践了达西·汤普森的观点。”团队计划扩展研究至刺胞动物水螅体阶段，纳入更多物种。
出版详情：作者：European Molecular Biology Laboratory；标题：《Sea creatures reveal the physics behind animal body shape diversity》；发表于：《Cell》(2026)。
