Karmaşık hayvan desenleri: Yeni bir çalışma bu soruyu cevaplayabilir

CNN’in Wonder Theory bilim bültenine kaydolun. Büyüleyici keşifler, bilimsel gelişmeler ve daha fazlasıyla ilgili haberlerle evreni keşfedin.

CNN
—

Çarpıcı desenlere sahip kutu balığı, altıgen noktaları ve keskin çizgileri söz konusu olduğunda ayrıntıdan yoksun değil; türdeki karmaşık işaretler o kadar keskin ki, Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki mühendisleri bile şaşkına dönmüştü. Bu farklı görünümün nasıl elde edileceği hakkında.

Alan Turing, ünlü matematikçi Modern bilgisayarları icat etti70 yıldan fazla bir süre önce, hayvanların kahvede kremanın yaptığı gibi, deri dokusuna yayılan kimyasal maddeler üreterek kendi kalıplarını aldıklarını öne sürdü. Kimyasallar reaksiyona girecek, diğer faktörler ise aktivitelerini engelleyerek bir model oluşturacaktır. Ancak Turing’in teorisi, süslü kutu balığı gibi türlerde desenlerin nasıl spesifik kalacağını açıklamıyordu.

Colorado Boulder Üniversitesi’nden bir mühendis ekibi, yayınlanan yeni bir çalışmada, difüzyon fotoforezi adı verilen bir mekanizmanın nasıl keskin desenler oluşturabildiğini keşfetti. Bilim Gelişmeleri’nde Çarşamba. Difüzyon elektroforezi süreci, bir sıvı içinde asılı duran moleküllerin bir tepki olarak hareketini tanımlar. Konsantrasyon gradyanı Ayrı bir kimyasalın birleşmesi, küçük moleküllerin, bu durumda kromatoforların (pigment hücreleri), yoğunlaşmasına ve bir araya toplanmasına neden olur.

Bilim insanları, bu süreci içerecek şekilde değiştirilen Turing denklemini hesapladığında, yarattıkları simülasyonlar, Turing’in teorisinin tek başına yaratacağı belirsiz, belirsiz noktaların aksine, parçacıkların yolunun her zaman geniş çizgiler oluşturduğunu gösterdi.

Çalışmanın yazarlarından biri, “Yaygınsa desenlerin bu kadar keskin olmaması… ve renklerin bu kadar çarpıcı olmaması ilgimizi çekti” dedi. Ankur GuptaColorado Boulder Üniversitesi’nde kimya ve biyolojik mühendislik alanında yardımcı doçent. “Peki, bu desenlere bu kadar şaşırtıcı keskinlik veren şey nedir? Difüzyon elektroforezi burada devreye giriyor.”

Mühendislerin bulguları, kimyasal ajanlar yayıldıkça kromatoforların oluştuğunu gösteriyor Ayrıca difüzyon elektroforezi sürecinde yolları boyunca çekilerek daha net tanımlanmış bir taslağa sahip noktalar ve çizgiler oluşturulur. Bir basın açıklamasına göre Ders çalışırken.

Gupta, bulguların, diğer türlerin morfogenezi ve biyolojik süreçlerinin yanı sıra embriyogenez ve tümör oluşumuyla ilgili difüzyon forezi üzerine daha fazla araştırmayı teşvik edeceğini umduğunu söyledi.

“Arayüzleri keskinleştirme fikri iyi bir fikir ve biyolojik fonksiyon için kesinlikle önemli” dedi. Dr.Andrew KrauseBirleşik Krallık’taki Durham Üniversitesi’nde Uygulamalı Matematik Bölümünde Yardımcı Doçent Turing teorisini inceleyinbir e-postada.

Araştırmaya dahil olmayan Kraus, “Dfüzyon gibi matematiksel fikirler sıklıkla ‘pürüzsüz’ veya sürekli arayüzlere yol açarken, biyolojik dokulardaki sınırların çoğu (örneğin, organlarınız arasındaki sınırlar gibi) nispeten katıdır” dedi. Gen ifade bölgelerini keskinleştirmenin mümkün olan en az bir yolu.”

Turing’in hipotezi ilk olarak 1952’de yazdığı “Morfogenezin Kimyasal Temelleri” başlıklı makalesinde ortaya çıktı. Teorisi, hayvan desenlerinin rastgele olmadığını, daha ziyade leopar üzerinde lekelerin veya leopar üzerinde şeritlerin ortaya çıkmasına sistematik olarak yol açan bir kimyasal reaksiyon ve yayılma süreci olduğunu savundu. Warwick Üniversitesi.

Difüzyon süreci, Turing’in teorisini son çalışmaya dayanarak geliştirmek için önerilen bir değişiklik olsa da, başka çözümlerin de mümkün olabileceğini söyledi. Jeremy GreenKing’s College London’da gelişimsel biyoloji profesörü.

Çalışmada yer almayan Green bir e-postada, “Hücreler çok yapışkan ve difüzyon elektroforezi ile hareket etme olasılıkları düşük” dedi. “Hücrelerin bir Turing modelini (veya herhangi bir sınırı) keskinleştirmek için hareketi yeni bir fikir değil ve yalnızca kemotaksis (aktif hücre göçü) ile değil, aynı zamanda diğer mekanizmalarla da gerçekleşebilir.”

Green, çalışmanın muhtemelen gelecekteki modelleme ve deneyleri etkileyeceğine inandığını ancak Turing’in teorisinde henüz keşfedilmemiş boşluklar bulunduğunu söyledi. Green’in ortak yazarı A Şubat 2012 araştırması Farenin damağında oluşan şişlikler söz konusu olduğunda Turing’in teorisini destekleyen kanıtlar buldu.

Gupta bir e-postada, “Araştırmamızda diğer olasılıkları değerlendirdik ve kemotaksis, yani hücre göçü gibi süreçlerin varlığını kabul ettik” dedi. “Diffüzyon fotoforezinin tek mekanizma olduğunu iddia etmek niyetinde değiliz, bunun yerine var olduğunu ve gerektiği gibi takdir edilmediğini iddia ediyoruz. Difüzyonun dahil edilmesi, bu tür tahminlerin sağlamlığının arttırılmasına yardımcı olur.”