1998年获得诺贝尔物理学奖的罗伯特·B·劳克林（Robert B. Laughlin）写了一篇有趣的论文:《生物的临界波和长度问题（Critical waves and the length problem of biology）》。劳克林指出，在很长一段时间内，在理解生物体如何调节其长度方面没有取得重大进展。他提出，生物可以调整自己的大小，一旦他们获得了这些信息，他们就可以做出相应的反应——例如，一旦这些肢体达到了他们想要的尺寸，他们就停止长胳膊或腿。

理论量子物理学教授Giovanna Morigi和理论生物物理教授Karsten Kruse选择研究轴突作为他们的模型系统，描述调节生物系统生长的化学信号分子的行为方式。

轴突是神经细胞（神经元）的关键组成部分。轴突在神经细胞之间起着连接作用，使电信号从一个神经元传递到另一个神经元。因为轴突的长度可以从几微米到几米不等，所以有机体必须有某种方法来控制特定轴突的生长时间。他们建立了一个机制模型，解释了有机体是如何做到这一点的。这个模型不仅解释了神经元如何确定自己的长度，而且还可以推广到其他生物系统中。

调节生物系统生长的化学信号分子的行为方式如下：“这些分子以化学波的形式在系统中传播，直到到达轴突的末端，”Folz说。如果这种“分子波”返回原点的频率很高，则该波通过的生物结构较短；如果这种循环的频率较低，则该化学物质返回所需的时间较长，且结构相对较大。一个分子在细菌中移动几微米的时间比从橡树的根部移动到树冠所需的时间要短。物理学家用数学模型描述了这种机制。

Physicists develop model that describes length growth in biological systems

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190703121403.htm

Journal Reference:

1. Frederic Folz, Lukas Wettmann, Giovanna Morigi, Karsten Kruse. Sound of an axon's growth. Physical Review E, 2019; 99 (5) DOI: 10.1103/PhysRevE.99.050401