上皮收敛延伸的几何张力动力学模型

上皮组织的收敛延伸是动物形态发生的一个关键模式。在粗尺度上，细胞运动类似于层流流体；然而与流体不同，上皮细胞彼此黏附，并在主动产生的内部张力下维持组织层。为化解这一表面矛盾，我们构建了一个模型，其中张力主导 regime 下的组织流动通过黏附连接网络中力平衡的绝热重构而发生。我们提出，力平衡构型流形内的慢动力学由肌球蛋白产生的细胞骨架张力的正反馈驱动。在张力网络内转移力平衡导致主动的细胞重排（T1 转变），从而产生由初始张力各向异性定向的净组织形变。引人注目的是，我们发现组织形变的总程度取决于初始细胞堆积序。T1 转变降解该序，从而使组织流动自限。我们通过表明 T1 转变的协调性依赖于局部张力构型中的相干性（由张力空间中的几何序参量量化）来解释这些发现。我们的模型再现了果蝇原肠胚形成期间生殖带伸长的显著组织与细胞尺度特征，特别是组织流动在大约两倍伸长后减速，同时伴随张力构型中序的丧失。这表明局部细胞几何包含形态发生信息，并给出可实验检验的预言。在力平衡态流形上定义生物控制的主动张力动力学，可能为形态发生流的描述提供通用方法。