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肌肉机器：水如何控制肌肉收缩的速度
密歇根大学的一项研究表明，肌肉纤维内的水流可能决定肌肉收缩的速度。
来源:密歇根大学密歇根大学的一项研究表明，肌肉纤维内的水流可能决定了肌肉收缩的速度。
几乎所有动物都使用肌肉来移动，而且人们早就知道，肌肉和所有其他细胞一样，由大约 70% 的水组成。但研究人员并不知道是什么决定了肌肉性能的范围和上限。之前对肌肉如何运作的研究只关注它在分子水平上是如何运作的，而不是肌肉纤维是如何形成的，它们是三维的并且充满液体。
密歇根大学物理学家 Suraj Shankar 与哈佛大学物理学教授 L. Mahadevan 共同创建了一个水在肌肉收缩中的作用的理论模型，并发现液体在肌肉纤维中的流动方式决定了肌肉纤维的收缩速度。
Suraj Shankar L. Mahadevan他们还发现肌肉表现出一种称为奇异弹性的新型弹性，这种弹性允许肌肉利用三维变形产生力量，这在一个常见的观察中得到证实，即当肌肉纤维纵向收缩时，它也会垂直膨胀。
研究人员表示，这个框架可以用来描述许多其他细胞和组织，它们也主要由水组成，并且可以应用于单细胞微生物的超快运动及其控制方法。他们的研究结果发表在《自然物理》杂志上，还可能影响软致动器（一种将能量转化为运动的材料）、快速人造肌肉和变形材料的设计，所有这些材料的收缩速度都非常慢，因为它们是由外部触发的。
研究人员设想将每根肌肉纤维想象成一个自我挤压的活性海绵，一种充满水的海绵状材料，可以通过分子马达的作用收缩和挤压自身，他说。