图灵生物花纹理论有助开发再生医学

喵酱| 2014-08-06 14:31:07
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手指也可以作为一种花纹,就像许多动物身上的条纹和斑点一样能用图灵模型来预测。

 

最近,西班牙加泰罗尼亚高等研究院(ICREA)和庞培法布拉大学(UPF)科学家合作,通过实验证明了手指和脚趾的形成也受图灵60多年前提出的生物花纹形成机制的控制。本研究揭示了身体中数百万的细胞是怎么自行运动排列并最终形成人体组织器官的,可以帮助研究和开放出有效的再生医学策略。

 

“计算机科学之父”、英国数学家阿兰·图灵对数学生物学的贡献同样重大,他于1952年发表了一篇关于自然界花纹是怎样形成的论文,开创了一个全新的数学领域。论文中提出了一个由两种分子构成的系统,如果分子以恰当方式扩散反应,就会产生斑点或条纹。

 

他的数学方程显示,在统一的初始条件下,比如均匀分布没有花纹,分子浓度会自发地组织成一种重复性空间花纹。这一理论逐渐被人们接受,并用来解释一些简单花纹,如斑马条纹、沙丘波纹,但用在胚胎发育中还不太合适,还不能解释一些结构比如手指是怎么形成的。

 

新研究由ICREA教授詹姆斯·夏普负责,UPF基因组调控中心多细胞系统生物学实验室提供数据。夏普说,本研究是对他们2012年《科学》杂志上一篇论文的补充,当时他们提出Hox基因和FGF信号能调节一个假设的图灵系统,但图灵所说的分子本身还未发现。而新研究揭示了在图灵系统发挥作用的信号分子。

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