从生物膜到诞生：以水合聚合物为中心的生物转导、相干性与复杂生命演化的定量murburn原理

水合的细胞外聚合物相（如黏液、生物膜和细胞外基质）传统上一直被视为被动屏障。我们通过采用 murburn 框架和液-液相分离（LLPS）生物物理学对这些系统进行分析，对这一观点进行了补充与拓展。首先，我们利用定量建模证明，两栖动物卵团中的泡沫状黏液如何在缓冲可扩散反应性物种（DRS）的同时增强氧输送，从而提高发育同步性。随后，我们对人类宫颈黏液系统进行建模，显示其在周期依赖性变化中如何在相干性屏障（妊娠期）、主动转导介质（排卵期）和受控炎症性重塑（分娩期）之间转换。最后，我们提出巯基化聚甘油硫酸酯（dPGS-SH）作为一种合成性验证（另一研究团队近期发表的工作）：这种经合理设计的黏液溶解剂重现了天然黏液调节 DRS 的特性，并在应对囊性纤维化病理方面表现出更优的疗效。基于这种跨系统的视角，我们认为，相分离的水合聚合物基质代表了进化中最为保守的解决方案之一，用于调控随机性的 murburn 化学，使生物体能够利用氧气，同时维持生物学相干性。从生物膜到分娩，这一框架统一了生命最基本过程的物理化学基础。

水合的细胞外聚合物相（如黏液、生物被膜和细胞外基质）传统上一直被视为被动屏障。我们通过采用 murburn 框架和液-液相分离（LLPS）生物物理学分析这些系统，对这一观点进行补充与拓展。首先，我们利用定量建模证明，两栖动物卵团中的泡沫状黏液如何增强氧输送，同时缓冲可扩散反应性物种（DRS），从而提高发育同步性。随后，我们对人类宫颈黏液系统进行建模，表明其会随周期发生转变，在相干性屏障（妊娠期）、主动转导介质（排卵期）和受控炎症性重塑（分娩期）之间切换。最后，我们提出巯基化聚甘油硫酸酯（dPGS-SH）作为一种合成性验证（另一研究团队近期发表的工作）：这种理性设计的黏液溶解剂重现了天然黏液调节 DRS 的特性，并在应对囊性纤维化病理方面表现出更优的疗效。基于这种跨系统的整体视角，我们认为，相分离的水合聚合物基质代表了进化中最为保守的解决方案之一，用于调控随机性的 murburn 化学，使生物体能够利用氧，同时维持生物学相干性。从生物被膜到分娩，这一框架统一了生命最基本过程的物理化学基础。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.10.737745v1?rss=1

🏷️ 生物膜 黏液生物物理 液液相分离 活性氧转导 复杂生命演化