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鲨鱼背上的斑这么整齐,真不是计算机编辑的吗?

编辑:母婴用品网时间:2019-03-30 14:05:50阅读次数:

原标题:鲨鱼回到现场那么整齐,这真的不是一个计算机?

数学家阿兰·图灵(阿兰·图灵)提出了一个理论:所有的脊椎动物有一个原始的开发包,它集各种皮肤结构的增长模式(模式)。毛发,羽毛,甚至是你的嘴巴的皱纹是从类的图灵机制派生(图灵的机制)。

在科学的新研究表明:鲨鱼盾鳞从类的图灵机制。生物的进化是完全创新的,还是修修补补?也许,本质上更保守的比我们想象。

什么是图灵模式

1952年,发育生物学家还没有发现DNA的结构,加快打破在二战中著名的数学家阿兰·图灵的谜代码的最后提议图案形成(图案化)数学模型:两种化学物质或“成形素”(形态发生素)该相互作用可以出现无休止的条纹,斑点和规模。

图灵模型,也被称为“反应 - 扩散机理。“(反应 - 扩散机理),这个简单的模型仅需要两个精彩的化学相互作用,如组织之间的水溶性油墨扩散。一个作为催化剂,一些引导过程,并促进自我复制,连续图斑块形成; 另一个用作抑制剂以防止催化剂的效果。抑制剂更快的扩散,催化反应可以从散布在可以防止。

最终形成的图案取决于释放两种化学物质的是时间和地点,以促进其催化反应形成规则的斑点,条纹或其它图案。

几十年后,生物学家开始认真思考这个数学理论的意义,模式解释各种生物机制图灵。头发,鸟的羽毛哺乳动物,甚至你嘴巴的皱纹是从类的图灵机制派生(图灵的机制)。

图灵机制类:表皮沉积物的图案形成也可以影响,图灵控制机制,机械的皮肤感觉和其它因素,除其他因素外,所谓的基于机制的图灵。

现在,覆盖凸齿的鲨鱼皮,也加入了这个行列。来自佛罗里达大学的研究人员最近发现弗雷泽实验室:鲨鱼盾类图灵机制秤(细齿),用于控制基因也参与控制的羽毛格局的形成。

鲨鱼盾鳞覆盖,如“铠甲”的皮肤,以保护鲨鱼幼崽,像身体| 摄影:罗里·库珀

领导该研究的是生物学助理教授加雷思弗雷泽部,在他看来,不同脊椎动物具有形成在图皮肤斑点的相同的机制。,表明该机构可能会从第一组脊椎动物,在漫长的进化旅程保留。

哈佛大学生物学家亚历山大Schier指出,发展,鲨鱼鳞片从鸟的羽毛,图非常保守的斑块形成机构来屏蔽。性质趋向于修补在先发明的基础上。

如何解释模式的本质

Schier指出,图灵模型允许发育生物学家很高兴这个简单的理论可以解释各种模式的形成。然而,很少形成的光点的图证明性质由机构图灵的类型来确定。

两种类型的机构的例子是图灵鼠标毛囊雏鸟羽毛。在小鸡的生长,生羽毛依次生长,以形成在后面的直线。平行于羽毛的生成的初始系刺激的羽毛,沿着胚胎的两侧,直到它覆盖了整个身体。更重要的是,研究人员发现,分子作为催化剂和抑制剂,这证明小鸡长出羽毛工艺类图灵

研究生罗里·弗雷泽实验室库珀,增长鲨鱼盾鳞和羽毛像小鸡。然而,早在4.5亿年前,鲨鱼和鳐鱼及其同类分道扬镳其他脊椎动物方式。

这是一只猫鲨鱼幼仔染色,屏蔽秤从靠近背鳍两条平行线开始,然后按照类机构图灵(图灵状机构)扩散到身体的其他部位| 图文:谢菲尔德大学,英国亚历山大THIERY

库珀认为,鲨鱼,间接地研究和早期脊椎动物的发育。在生命的树,这是最古老的脊椎动物表皮附件鲨鱼非常有趣的位置。在哺乳动物长出头发,鸟的羽毛把亿万年前,鲨鱼有“铠甲”身体。

图案屏蔽秤,不同的形状和功能:一个多层次的屏蔽秤穿上鲨鱼“盔甲”稀疏平滑尺度屏蔽降低了耐水性,以便更灵活鲨。在某些鲨鱼种群,鳞盾可以容纳甚至帮助沟通发光细菌。

不用说,虽然有一些相似之处细微差别盾鳞,毛,羽毛和格局形成。

至于模式的新成员:鲨鱼盾鳞

鲨鱼鳞片屏蔽的图案形成可以解释它机构基于图灵?

为了证明这一点,弗雷泽的同事催化剂和抑制剂的相互作用的数学模型。他们不断修改形式的两个扩散速率,生长速率和EPO的衰变速率,直到由该模型生成的模式反映了鲨鱼屏蔽和鳞的演变。库珀说:“模型告诉我们,从理论上讲,像图灵机制可以解释模式鲨鱼盾鳞的形成。

图文件1H-M:模式实际秤鲨屏蔽图灵与模型生成图斑点,从第一列布置成在第三列按时间顺序。DD是背盾鳞,BD屏蔽的人体秤。

我们不知道鳞盾形成的分子基础,就像我们不知道羽毛的分子基础。当Cooper在原位杂交(原位杂交)使用所述图案形成期间检测基因表达二者中,相同的基因的发光 - 这是足以显示:基于类似的基因表达的图相似的斑块形成

这是一个良好的开端,但是,我们无法通过黄金标准生物学的图灵模式发展?如果降低或减弱该基因的表达,图案消失,那么这个基因必须的图案形成起到了关键的作用,。

要做到这一点,库珀玻璃珠置于所述催化组合物的羽毛小鸡抑制化学品,将珠然后下一个原始规模屏蔽鲨胚胎开始观察鲨鱼的生长。

结果是显而易见的,鸟的羽毛图案抑制剂,跨越百年的进化差异数亿,在谁的工作同鲨鱼。库珀发现,旁边的小珠,催化基因表达显着减少,而不鳞片状屏蔽物的形成“光头”。

图4Q纸-R:珠抑制实验揭示基因参与图灵模型的功能保守。红色星号位置抑制剂珠,黑星号作为参考组。

为了测试在表皮其他物种鲨鱼类图灵机构他们能够创建各种尺度屏蔽图案,研究人员调整模型催化剂和抑制剂,衰减率和扩散率的生长速度。他们发现,简单的改变可产生多种条件格局。例如,滑板屏蔽秤通常更稀疏,无论是增加扩散抑制剂的速率,或减少龋齿抑制剂的速率,研究人员可以得到稀疏模式。

论文5:改变模型参数值可以由屏蔽的多样性进行说明缩放模式。

自然是比我们想象的更保守

图一旦初始斑形成,其他非图灵机制将被完全转化,以形成屏蔽鳞,羽毛,皮肤,或其他附件。

图灵机制不是唯一的理论模式建的,但它似乎特别流行的天然。弗雷泽说,图灵机构广泛使用,其中可能会有一些限制:一旦系统,尤其是在图灵机制这样一个简单而有效的制度,自然会选择它,而不再考虑其他。

弗雷泽说:“基于一组相当有限的公理的生物多样性,继续在进化过程中被重用。“在鲜花,你会自然的,可能需要比我们更保守。

编译:埃琳娜(集智俱乐部翻译科)

:扬清漪

编译来源:

原标题古纹构建羽毛,头发 - 而现在,鲨鱼皮

参考来源:

一个古老的图灵般的构图机制在调节皮肤鲨鱼发展锯齿

果壳

ID:Guokr42

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