研究意义：
探究生物组织中模式形成与流动的内在机制，对于胚胎学的深入理解和疾病研究具有不可估量的价值。在这一研究领域内，一个尤为引人注目的现象是，近乎各向同性的细胞单层中能够自发涌现出向列相有序性，这一现象至今仍然令人困惑不解。鉴于此，我们提出了一种新颖的机制，旨在同时解析局部向列相与六边形相有序性的生成过程。
摘要：
在多细胞系统的复杂动态中，时空模式的涌现对于揭示组织发育的奥秘，如胚胎发育的精细调控与疾病进程的深入理解，扮演着至关重要的角色。本研究采用多相场模型，借助数值模拟手段，深入剖析了具有细胞间摩擦特性的近融合变形细胞单层的行为特征。通过精心调控细胞间的摩擦强度与运动性能，我们成功诱导了单层细胞从固态向液态的转变。在这一转变的临界点附近，我们观察到了一种由剪切对齐的细胞流动所驱动的细胞变形现象，进而促使局部向列相有序性的形成。细胞间摩擦的增强显著提升了单层细胞的粘性特质，从而大幅增强了流动的空间相关性，并相应地强化了向列相有序性的表达。此外，我们还揭示了局部六边形相与向列相有序性之间存在着紧密的耦合关系，并构建了一种机械-几何模型，用以阐释向列相缺陷与六边形相中5-7位错对的共定位现象。这些位错构成了六边形相的结构缺陷，并与高细胞-细胞重叠区域高度一致，暗示它们可能作为介导细胞从单层中挤出的关键位点，这一推测已在实验研究中得到了初步验证。本研究的结果不仅阐明了近期在实验与模拟观察中所发现的多细胞集体中向列相与六边形相有序性的机械基础，而且指明了一条在这些系统中耦合拓扑与物理效应的通用路径，为深入探索生物组织模式形成与流动的复杂机制提供了全新的视角与理论支撑。
因此，本研究为细胞单层中向列有序性出现提供机械解释，预测其在细胞间摩擦作用下显著增强，为细胞单层表现为六向列流体提供机械基础，并提出拓扑学可能在多细胞动力学和发育生物学中起重要作用。
文中图表：
