本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我九岁时，生物学给了我第一次存在危机。我担心，如果我是由数万亿个微小细胞组成的，那么是什么阻止我像一个干枯的沙堡一样散成一堆？近二十年后，作为加州大学戴维斯分校的数学博士生，我仍在试图弄清楚细胞如何凝聚在一起，例如在动脉内壁中，或者如何移动，例如当免疫细胞在体内追捕入侵者时。我混合使用生物学、物理学和数学来完成这项工作。
移动和保持静止似乎完全不同，但它们有一个关键的共同点：力。细胞需要力才能抓住给定的表面并将其拉过身体，也需要力来抵抗日常的重力、血流或简单的身体运动。
细胞用来产生这种力的机制是一种复杂的“缆线”组合，这些“缆线”由一种名为肌动蛋白的蛋白质制成，它们纵横交错并连接成一种坚固的网格，并点缀着分子“马达”，即第二种蛋白质，称为肌球蛋白。肌球蛋白抓住肌动蛋白并用力拉动。这种力会扩散到相互连接的网格中，并扩散到周围的世界，使细胞能够抓住周围的世界。
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细胞有多种令人眼花缭乱的选择来布置它们的缆线网络以及在哪里放置它们的分子马达。各种排列方式解释了为什么肌肉细胞产生力的方式与皮肤细胞不同，以及为什么有些细胞擅长拼命抓住，而另一些细胞更擅长四处爬行。
这就是数学发挥作用的地方。仅仅在显微镜下观察细胞很难确切知道它产生多少力以及它可以利用这种力做什么。它会移动吗？改变形状吗？还是只是坐在那里？
我们数学家的工作是提出方程式，以帮助解释这些缆线和马达（以及其他一些生物机器）如何组装成细胞的驱动引擎。如果幸运的话，我们的方程式可以帮助生物学家理解他们在实验室中看到的东西，甚至可以更好地选择进行哪种实验。
下面这个视频，来自我们实验室一些成员在2013年9月发表在《细胞生物学杂志》上的一篇论文，展示了肌球蛋白马达（红点）抓住并拉动一些肌动蛋白缆线的计算机模拟。这种模拟有助于生物学家理解马达的力如何影响细胞内部缆线的排列。
现在您已经看到了特定区域的模拟，请观看我们实验室另一位成员制作的这个视频，它模拟了整个细胞如何移动。此视频是当前研究细胞如何进行物理转动的项目的一部分——正如您所见，这个不幸的流浪者被困在原地打转。
那么需要保持静止的细胞呢？目前，我正在与一群非常有才华的法国生物学家合作，他们想了解静止细胞如何产生力。您可以查看他们的网站，观看一段令人惊叹的科学与艺术结合的视频，其中展示了细胞在巴黎建筑物上爬行的景象。
上面图像中的实验对于像我这样的数学家来说是梦想成真。通过这些图片——你可以清楚地看到这些缆线是如何铺设的以及细胞产生多少力——写出数学方程式来精确描述这些缆线如何转化为细胞对周围世界施加的力并不那么困难。
几个月后，我可能就可以帮助回答九岁的我提出的问题，即为什么我们不会分崩离析。