许多研究人员试图建立一个细胞如何组装形成组织的数学模型，但大多数模型包含大量复杂参数，缺乏普遍适用性。近日，美国西北大学的研究人员创造了一个仅含两个参数的函数方程，用于描述细胞如何组装形成果蝇的眼睛。这一极简模型有望适用于多种组织，从而推动再生医学的发展。

该研究由温伯格艺术与科学学院工程科学、应用数学、机械工程副教授Sascha Hilgenfeldt与生物化学、分子生物学、细胞生物学教授Richard W. Carthew共同领导，两名生物医学工程本科生参与。成果于2008年1月11日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

Hilgenfeldt擅长泡沫、软物质和流体力学，而Carthew深入研究果蝇眼睛的生物学特性。八个月前，两人开始跨学科合作，将遗传学、工程学和数学相结合。

要建立一个模型来预测组织中功能性细胞的形状，需要理解细胞数量、内部结构及形成过程等诸多因素，这些因素极难量化。Hilgenfeldt形容这“极为复杂，简直是科学家的噩梦”。

然而，果蝇眼睛细胞的行为类似于泡沫，其结构仅取决于细胞表面或细胞接触处的表面。研究人员将能量分为两部分：细胞膜延伸产生的能量和将相邻细胞粘附在一起的“胶水”（粘附分子）的能量。基于这两个因素，Hilgenfeldt创建了果蝇视网膜细胞的几何学定量模型，无需考虑所有细胞因素，仅用两个能量参数即可描述。

Hilgenfeldt表示：“这是我见过生物系统中最简洁的模型。对于这个系统，你需要知道的主要内容是表面的能量以及与表面能量相关的一切。”

该模型有助于研究人员了解粘附能量如何改变眼睛形状，并研究胚胎发育过程中粘附分子的变化和功能。下一步，科学家们将利用该模型探索再生组织的制备方法。Hilgenfeldt也希望测试模型的适用范围，因此将在其他细胞类型频繁变化的组织中进行验证。他表示：“对于定量科学，这是非常有前途的。它让我们能够对复杂的生物系统进行一些研究工作。”