衰老是一個(gè)不僅影響生物的過(guò)程。許多材料(例如塑料和玻璃)也會(huì)老化(即，隨著粒子試圖更好地堆積，它們會(huì)隨著時(shí)間而緩慢變化)，并且已經(jīng)有計(jì)算機(jī)模型可以對(duì)此進(jìn)行描述。生物材料(例如活組織)可以表現(xiàn)出與玻璃類似的行為，除了這些顆粒是具有自身推動(dòng)力的實(shí)際細(xì)胞或細(xì)菌。哥廷根大學(xué)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)使用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)探索這些“活著的”玻璃態(tài)系統(tǒng)的老化行為。令人驚訝的是，顆粒的活性實(shí)際上可以驅(qū)動(dòng)老化，這對(duì)許多應(yīng)用都有潛在的后果。他們的研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

在玻璃和塑料等材料中，它們的顆粒會(huì)隨著時(shí)間的推移更好地聚集在一起(即它們會(huì)老化)。但是，如果此過(guò)程受到機(jī)械變形的干擾(例如，如果實(shí)體彎曲)，則材料將恢復(fù)到其早期狀態(tài)，從而“恢復(fù)活力”。以模型在什么情況生物系統(tǒng)，在哥廷根大學(xué)物理學(xué)家建立了廣泛的計(jì)算機(jī)模擬一個(gè)模型的玻璃制成活性粒子(活的玻璃)組成。

就像在實(shí)際的生物系統(tǒng)中一樣，模擬中的每個(gè)粒子都有自己的推進(jìn)力。這被建模為隨時(shí)間隨機(jī)變化的方向。然后研究人員改變了這些變化方向的時(shí)間尺度。當(dāng)此時(shí)間范圍較短時(shí)，粒子將被隨機(jī)推進(jìn)，就像它們處于較高的溫度一樣，并且眾所周知會(huì)產(chǎn)生老化。但是，當(dāng)方向變化緩慢時(shí)，粒子會(huì)嘗試沿相同方向前進(jìn)，這就像局部變形一樣，從而停止了老化。但是，此處的模擬顯示出一些有趣且出乎意料的結(jié)果：當(dāng)粒子的活性非常持久時(shí)，它實(shí)際上會(huì)推動(dòng)玻璃態(tài)系統(tǒng)的老化。

大學(xué)理論物理研究所的Rituparno Mandal博士評(píng)論說(shuō)：“當(dāng)我們看到持續(xù)的主動(dòng)推進(jìn)會(huì)導(dǎo)致衰老時(shí)，我們感到非常驚訝。我們?cè)詾樗鼤?huì)像使材料煥發(fā)活力的小規(guī)模變形一樣起作用。”哥廷根。他繼續(xù)說(shuō)：“但是，實(shí)際上，局部變形太慢了，以至于粒子可以有效地隨流動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，并利用它們的運(yùn)動(dòng)找到較低的能量排列。實(shí)際上，它們的堆積更好。”

資深作者，同樣來(lái)自哥廷根大學(xué)的Peter Sollich教授補(bǔ)充說(shuō)：“這項(xiàng)研究突出了活性物質(zhì)中玻璃態(tài)行為的重要特征，而傳統(tǒng)玻璃沒(méi)有類似的行為。這可能對(duì)許多具有玻璃樣作用的生物過(guò)程產(chǎn)生影響已經(jīng)確定，包括傷口愈合，組織發(fā)育和癌癥轉(zhuǎn)移中的細(xì)胞行為。”