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随着暑气渐渐消散，西湖大学2024年的最后一场暑校也拉上帷幕。
过去的两周半，27位校内外教授、49名国内外暑校学生，在西湖大学“小石子生物聚变暑期学校”，掀开生命的一角。教授带领成员们试图开启这样一个问题：生命是什么？
生命是什么？中国科学院院士、西湖大学讲席教授、交叉科学中心主任汤超以80年前物理学家薛定谔提出的这个问题，作为此次暑期学校的开始。
汤超在暑校授课中
在薛定谔发表《生命是什么》（《What is life?》）的1944年，科学家们还没搞明白遗传到底是怎么回事，他们不知道DNA的结构，也不清晰遗传物质究竟为何物。薛定谔认为，生命作为一种自然现象，就像日升月落，势必无法脱离基本的物理规律。他用量子力学、统计物理学的视角看待遗传、突变，并预测道：能够携带大量信息的遗传物质，一定不是当时世界所熟知的结构，生命的密码应该以“既不重复也不随机的非周期性的形式”保存下来。
这一系列前瞻猜想，激励了一代代科学家开启生命科学底层逻辑的探索。而后的事情我们都清楚了：DNA双螺旋结构被发现，分子生物学蓬勃发展；数学、计算机与生物学的交叉，推开了基因组学的大门。
《生命是什么》原版扉页
著作出版80年后，物质科学、信息、工程等学科与生物学的交叉研究仍方兴未艾。事实上，越来越多关于“生命是什么“”的问题被提出来。科学家一直想弄明白，就像电动力学之于通讯，量子力学之于计算机，那么什么能称之为“生命的物理”？又比如，微观成分之间的相互作用如何产生生命的宏观功能？生命系统是如何表示和处理信息的？
种种问题，都处在不同学科的高度交叉领域，鲜少能够基于过去的经验轻易解决。“生物是特别动态的，它的维度很高，其中很多现象超出了我们现有的工具和方法。但是针对这类问题的研究还远远不够。”西湖大学理学院、交叉科学中心讲席教授汤雷翰这样解释。
理学院、交叉科学中心讲席教授汤雷翰
“Connect the dots，and Fly.” 西湖大学交叉科学中心希望进一步联系、整合前沿科学，推动复杂性和生命系统的研究。
那么，说回此次小石子生物聚变暑期学校。
如何让”生命“这样一个宏大的课题，落到49名暑校成员眼前？
此次暑期学校，除面向物理、生物、数学、人工智能的交叉领域讲授课程及报告外，教授们也专门给大家提供了开启实际研究的机会。
暑校开营第二天，老师们就抛出了6个话题，包括软/活性物质和形态建成、分子回路、细胞生物学、图式形成、微生物群落/生态学及自我定义。学生们要做的，则是从中选择感兴趣的领域，与PI、助教凝练具体的研究方向，进而组队攀登——每天下午4点前，暑校都空出时间，专门用于给学生们阅读文献、讨论课题、合作、实验……
在暑校组织者看来，这是一个“让学生思考真问题”的方式。“现在学生对交叉学科的好奇和学习积极性很强。我们希望通过课程与讨论，加深他们对生物现象、主要参与者及其行为的理解，也通过开放式的小型课题研究，提高分析和解决问题的能力。”
两周半的时间很快过去。8月15日，是大家报告这段时间研究结果的日子。会发现很多组选择研究课题的出发点，是对此“感到有趣”。
在课本之外，追随好奇心，沉浸式地开启科研，这是西湖大学小石子暑期学校试图展示的，交叉开云app官网下载安卓 的一方真实世界。
那么让我们一起看看，学生的眼中生命的有趣之处吧。
进化：资源竞争中物种多样性的驱动力
我们选dilution项目，因为觉得这个项目既可行又有趣。一开始想要讨论dilution interval对微生物strategy的影响，讨论中有人提到目前的模型缺乏突变，所以，我们自然想把突变融入模型中。
研究中, 我们重现了前人研究的结果: 在没有突变的情况下, 如果所有物种的酶策略在策略空间形成的凸包不覆盖营养供给点，那么至多只有(n-1)种物种能够共存, 其中n是营养的种类。但是我们也发现了前人未发现的现象: 在存在突变的情况下, 能够共存的物种数量显著上升, 并且物种演化的过程中会出现separation of timescale, oscillation等复杂的动力学。当然我们的模型和现实还有很大的距离，但是即使是如此简单的模型都会产生如此复杂的现象, 那我们可以期望, 如果我们把更多的现实因素考虑进来, 真实的物种演化会更加复杂更加有趣。
——北京大学 李泰然
Friendships!! The connections you form with people around you... We were able to build genuine friendships that are willing to care and share in such a competitive community. Coexisting while embracing our diversity :)
——德里大学 Diya Shaji
探索细胞迁移的活性凝胶模型
Our research focuses on modeling Active Gel behavior, which is crucial for understanding the migration of cells on a substrate. We follow the framework introduced by Drozdowski et al. in 2021, simplifying the model to focus on the purely viscous case. The study reduces the problem to solving a bulk PDE (or ODE in the viscous case) with appropriate boundary conditions.
——中国科学院大学 黄海诺
这次暑期学校见识到很多，我开心能碰到很多感兴趣的课题，可以建立各种模型定量化地研究生物里的现象，看到不少思路清晰且优雅的工作。之前没有这样的机会接触这么多有趣的课题，其实一直想了解gel，active matter等等，这是个不错的机会，可以和相关研究者深入沟通。
——北京大学 王任玉
细胞内的扩散：对非均一扩散系数的模拟
我们组的研究工作主要集中在研究细胞内物质的扩散现象。有文章表明(Nat. Comm. 10,1038)，细胞内的物质扩散与细胞的形态有关，具体体现在细胞内不同区域的扩散系数不同。这与细胞的迁移行为密切相关，因为其迁移所需要的细胞的主要部分板状伪足(lamellipodium)需要细胞内较快的物质运输以满足其完成迁移运动的需要。我们希望通过模拟和理论分析来理解实验上出现的现象。具体而言，我们通过合理的假设扩散系数在空间上的形式D(x)，来模拟细胞的迁移现象，并与实验进行对比。
——小组全员
这次暑期学校是我参加的第一场学术暑校，原本对于科研的理解仅仅停留于一篇paper、一串代码、一次组会上，而小石子让我真正的面向世界，开拓视野。各种已理解的，未接触的理论知识在Prost, Jülicher等教授的讲述中逐渐具象，虽然稍许晦涩难懂，但仍给我很大启发。
——北京大学 罗圣尧
暑校学生黄海诺告诉我们，此次暑校留下深刻印象的，是一些微小而重要的瞬间。
“第一天讲座结束后，我和室友在去食堂的路上讨论，为什么世界上这么多结构似乎都喜欢斐波那契数列——这只是巧合，还是这种结构赋予了某些最优的优势。最后我们坐在学术环沙发上，仔细探讨了这个问题。类似的情况还有很多。能够随时随地与志同道合的朋友们自由讨论如此引人入胜的话题，真是太棒了。”
短短两周半时间，研究恐怕难以十分深入。但就像把小石子丢进湖泊，新的生物学、物理学等科学，也许会出现在这样自由而热忱的涟漪中。
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