Prisiregistruokite gauti CNN Wonder Theory mokslo informacinį biuletenį. Tyrinėkite visatą su naujienomis apie įdomius atradimus, mokslo pažangą ir dar daugiau.

CNN
—

Stulbinančiai raštuota žuvelė nestokoja detalių, kai kalbama apie šešiakampes dėmes ir aštrias linijas – sudėtingi šios rūšies ženklai yra tokie ryškūs, kad net jos inžinieriai iš Kolorado Boulderio universiteto buvo sumišę. Apie tai, kaip išgauti tą išskirtinę išvaizdą.

Alanas Turingas, žinomas matematikas Jis išrado šiuolaikinius skaičiavimus, daugiau nei prieš 70 metų pasiūlė, kad gyvūnai įgavo savo modelius gamindami chemines medžiagas, kurios išsisklaidytų per odos audinį, panašiai kaip kremas daro kavoje. Cheminės medžiagos reaguos, o kiti veiksniai slopins jų veiklą ir sukurs modelį. Tačiau Turingo teorija nepaaiškino, kaip modeliai išliks specifiniai tokioms rūšims kaip puošniosios žuvelės.

Kolorado universiteto Boulderio inžinierių komanda naujame paskelbtame tyrime atrado, kaip mechanizmas, vadinamas difuzine fotoforeze, gali sukurti ryškius modelius. Trečiadienis mokslo pažangoje. Difuzinės elektroforezės procesas apibūdina molekulių, suspenduotų skystyje, judėjimą reaguojant į Koncentracijos gradientas atskiros cheminės medžiagos, todėl mažos molekulės, šiuo atveju chromatoforai (pigmentinės ląstelės), susikaupia ir susilieja.

Kai mokslininkai apskaičiavo Tiuringo lygtį, pakeistą, kad apimtų šį procesą, jų sukurti modeliavimai parodė, kad dalelių kelias visada sukuria plačias linijas, skirtingai nei neaiškios, neapibrėžtos dėmės, kurias sukurtų vien Turingo teorija.

„Mus suintrigavo tai, kad jei jis plačiai paplitęs, raštai neturėtų būti tokie ryškūs… o spalvos neturėtų būti tokios įspūdingos“, – sakė tyrimo bendraautorius. Ankur Gupta, Kolorado Boulderio universiteto chemijos ir biologijos inžinerijos docentas. „Taigi, kas suteikia šiems modeliams tokį nuostabų ryškumą? Čia atsiranda difuzinė elektroforezė.”

Inžinierių išvados rodo, kad plintant cheminėms medžiagoms susidaro chromatoforai Jie taip pat traukiami savo keliu difuzinės elektroforezės procese, sukuriant dėmes ir linijas su aiškesniu kontūru. Kaip teigiama pranešime spaudai Apie studijas.

Gupta sakė, kad tikisi, kad išvados paskatins tolesnius difuzijos forezės tyrimus, susijusius su embriogeneze ir naviko atsiradimu, taip pat su kitų rūšių morfogeneze ir biologiniais procesais.

„Sąsajų paryškinimo idėja yra gera idėja ir ji tikrai svarbi biologinei funkcijai“, – sakė jis. Daktaras Andrew KrauseJungtinės Karalystės Durhamo universiteto taikomosios matematikos docentas Studijuokite Tiuringo teorijąel. laiške.

„Matematinės idėjos, tokios kaip difuzija, dažnai veda prie „lygių“ arba nuolatinių sąsajų, o dauguma biologinių audinių ribų (pavyzdžiui, ribos tarp jūsų organų) yra gana griežtos“, – sakė tyrime nedalyvavęs Krausas. bent vienas galimas būdas paaštrinti genų ekspresijos regionus.

Pirmą kartą Turingo hipotezė pasirodė 1952 m. jo parašytame dokumente „Cheminis morfogenezės pagrindas“. Jo teorija teigė, kad gyvūnų modeliai nebuvo atsitiktiniai, o greičiau cheminės reakcijos ir difuzijos procesas, dėl kurio sistemingai ant leopardo atsiranda dėmių arba juostelių ant leopardo. Varviko universitetas.

Nors difuzijos procesas yra siūlomas modifikavimas, siekiant patobulinti Turingo teoriją, pagrįstą naujausiu tyrimu, gali būti įmanomi ir kiti sprendimai, sakė jis. Jeremy’is GreenasLondono King’s College vystymosi biologijos profesorius.

„Ląstelės yra labai lipnios ir mažai tikėtina, kad jos judės difuzijos elektroforezės būdu“, – elektroniniame laiške sakė Greenas, kuris nedalyvavo tyrime. „Ląstelių judėjimas, siekiant paryškinti Turingo modelį (ar iš tikrųjų bet kokią ribą), nėra nauja idėja ir gali atsirasti ne tik dėl chemotaksės (aktyvios ląstelių migracijos), bet ir dėl kitų mechanizmų.

Greenas teigė, kad mano, kad tyrimas gali turėti įtakos ateities modeliavimui ir eksperimentams, tačiau Turingo teorijoje vis dar yra spragų, kurias dar reikia ištirti. Greenas yra bendraautoris A 2012 metų vasario mėnesio tyrimas Kuris rado įrodymų, patvirtinančių Turingo teoriją, kai kalbama apie pelės gomurio iškilimus.

„Savo tyrime apsvarstėme kitas galimybes ir pripažinome, kad egzistuoja tokie procesai kaip chemotaksė, tai yra ląstelių migracija“, – elektroniniame laiške sakė Gupta. „Mes neketiname teigti, kad difuzinė fotoforezė yra vienintelis mechanizmas, o veikiau, kad ji egzistuoja ir nebuvo tinkamai įvertinta. Difuzijos įtraukimas padeda pagerinti tokių prognozių patikimumą.”