اشترك في النشرة الإخبارية العلمية لشبكة CNN The Miracle Theory. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والإنجازات العلمية والمزيد.
لا تفتقر هذه السمكة ذات الشكل الصندوقي المزخرفة بشكل مذهل إلى التفاصيل عندما يتعلق الأمر ببقعها السداسية وخطوطها الحادة، فالعلامات المعقدة حادة للغاية في الأنواع التي يحير المهندسون في جامعة كولورادو بولدر بشأن كيفية ظهورها. عن. مظهر مميز.
آلان تورينجعالم الرياضيات الشهير الذي اخترع الحوسبة الحديثة، اقترح منذ أكثر من 70 عامًا أن الحيوانات تحصل على إشاراتها من خلال إنتاج عوامل كيميائية من شأنها أن تنتشر عبر أنسجة الجلد، مثلما يحدث في القهوة. سوف تتفاعل المواد الكيميائية بينما تمنع العوامل الأخرى نشاطها، مما يؤدي إلى تكوين قالب. لكن نظرية تورينج لم تشرح كيف ستظل الأنماط محددة على هذا النحو في أنواع مثل الأسماك المزخرفة.
قام فريق من المهندسين في جامعة كولورادو بولدر بالتحقيق في كيفية قيام آلية تسمى الرحلان الانتشاري بإنشاء أنماط حادة في دراسة جديدة نُشرت في الأربعاء في مجلة Science Advances. تصف عملية الانتشار حركة الجزيئات العالقة في السائل استجابة لـ أ تدرج التركيز مواد كيميائية منفصلة، مما يتسبب في تركيز الجزيئات الصغيرة، في هذه الحالة الكروماتوفورز (الخلايا الصبغية)، وتجمعها معًا.
عندما قام العلماء بحساب معادلة تورينج، التي تم تعديلها لتشمل هذه العملية، أظهرت عمليات المحاكاة التي قاموا بإنشائها أن مسار الجزيء ينتج دائمًا خطوطًا عريضة حادة، على عكس النقاط الغامضة وغير المحددة التي كانت ستنتجها نظرية تورينج وحدها.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة: “ما كنا مهتمين به حقًا هو أنه إذا كان الأمر منتشرًا، فلا ينبغي أن تكون الأنماط حادة… ولا ينبغي أن تكون الألوان ملفتة للنظر”. أنكور غوبتا، أستاذ مساعد في الهندسة الكيميائية والبيولوجية في جامعة كولورادو بولدر. “حسنًا، ما الذي يمنح هذه الأنماط تلك الحدة المذهلة؟ وهنا يأتي دور الرحلان الانتشاري.
تشير النتائج التي توصل إليها المهندسون إلى أنه مع انتشار العوامل الكيميائية، يتم سحب الكروماتوفورز أيضًا على طول طريقها في عملية الرحلان الانتشاري، مما يؤدي إلى ظهور بقع وخطوط ذات مخطط أكثر وضوحًا. وفقا لبيان صحفي في الاستوديو.
وقال غوبتا إنه يأمل أن تعزز النتائج المزيد من الأبحاث حول الرحلان الانتشاري فيما يتعلق بتكوين الجنين والورم، بالإضافة إلى التمويه والعمليات البيولوجية في الأنواع الأخرى.
وقال “إن فكرة شحذ الواجهة جيدة وهي بالتأكيد مهمة للوظيفة البيولوجية”. دكتور أندرو كراوسأستاذ مساعد في الرياضيات التطبيقية بجامعة دورهام في المملكة المتحدة درس نظرية تورينجفي البريد الإلكتروني.
“الأفكار الرياضية مثل الانتشار غالبا ما تؤدي إلى واجهات “سلسة” أو مستمرة، في حين أن معظم الحدود في الأنسجة البيولوجية (على سبيل المثال، مثل الحدود بين أعضائك) تكون صلبة نسبيا. وقال كراوس، الذي لم يشارك في الدراسة: “إنها طريقة واحدة على الأقل لشحذ مناطق التعبير الجيني”.
احتمالات أخرى لتحسين نظرية تورينج
ظهرت فرضية تورينج لأول مرة في عام 1952 في ورقة بحثية كتبها بعنوان “الأساس الكيميائي للتشكل”. وتجادل نظريته بأن الأنماط الحيوانية ليست عشوائية، بل هي عبارة عن عملية تفاعل كيميائي وانتشار تؤدي بشكل منهجي إلى ظهور بقع على النمر أو خطوط على النمر، وفقًا لنظريته. جامعة وارويك.
وقال إنه في حين أن عملية الانتشار هي تعديل مقترح لصقل نظرية تورينج بناءً على دراسة حديثة، إلا أنه قد تكون هناك حلول أخرى ممكنة. جيريمي جرينأستاذ علم الأحياء التنموي في كلية كينغز لندن.
وقال جرين، الذي لم يشارك في الدراسة، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “الخلايا لزجة للغاية ومن غير المرجح أن تتحرك عن طريق الرحلان الانتشاري”. “إن تحرك الخلايا لشحذ نمط تورينج (أو أي حدود) ليس فكرة جديدة ويمكن أن يحدث ليس فقط عن طريق الانجذاب الكيميائي (الهجرة النشطة للخلايا) ولكن أيضًا عن طريق آليات أخرى.”
وقال جرين إنه يعتقد أنه من المرجح أن تؤثر الدراسة على النمذجة والتجريب في المستقبل، ولكن لا تزال هناك ثغرات في نظرية تورينج لم يتم استكشافها بعد. المؤلف المشارك الأخضر أ دراسة فبراير 2012 الذي وجد أدلة تدعم نظرية تورينج عندما يتعلق الأمر بالنتوءات في حنك الفئران.
“لقد أخذنا بعين الاعتبار الاحتمالات الأخرى في عملنا واعترفنا بوجود عمليات مثل الانجذاب الكيميائي، أي. وقال جوبتا في رسالة بالبريد الإلكتروني: “هجرة الخلايا”. “نحن لا ننوي الادعاء بأن عملية الرحلان الانتشاري هي الآلية الوحيدة، ولكنها موجودة ولا تحظى بالتقدير الكافي. إن دمج الرحلان الانتشاري يساعد على تحسين قوة مثل هذه التنبؤات.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لشبكة CNN، قم بالتسجيل على CNN.com