Химические основы морфогенеза
« Химическая основа морфогенеза » — статья английского математика Алана Тьюринга , написанная в 1952 году. [1] Он описывает, как узоры в природе , такие как полосы и спирали, могут естественным образом возникнуть из однородного, однородного состояния. Теория, которую можно назвать реакционно-диффузионной теорией морфогенеза , стала базовой моделью в теоретической биологии . [2] Такие шаблоны стали известны как шаблоны Тьюринга . Например, было высказано предположение, что белок VEGFC может формировать паттерны Тьюринга, управляющие образованием лимфатических сосудов у эмбрионов рыбок данио . [3]
Реакционно-диффузионные системы [ править ]
Системы реакции-диффузии вызвали большой интерес как прототип модели формирования структур . Такие структуры, как фронты, спирали, мишени, шестиугольники, полосы и диссипативные солитоны, встречаются в различных типах реакционно-диффузионных систем, несмотря на большие различия, например, в терминах локальной реакции. Такие закономерности получили название « паттерны Тьюринга ». [4]
Реакционно-диффузионные процессы составляют один класс объяснений эмбрионального развития шерсти животных и пигментации кожи. [5] [6] Другая причина интереса к системам реакции-диффузии заключается в том, что, хотя они представляют собой нелинейные уравнения в частных производных , часто существуют возможности для аналитической обработки. [7] [8] [9]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Тьюринг, Алан (1952). «Химические основы морфогенеза» (PDF) . Философские труды Лондонского королевского общества Б. 237 (641): 37–72. Бибкод : 1952РСПТБ.237...37Т . дои : 10.1098/rstb.1952.0012 . JSTOR 92463 . S2CID 120437796 .
- ^ Харрисон, LG (1993). Кинетическая теория живого образа . Издательство Кембриджского университета .
- ^ Вертхайм, Кеннет (2019). «Может ли VEGFC формировать паттерны Тьюринга у эмбриона рыбки данио?» . Бюллетень математической биологии . 81 (4): 1201–1237. дои : 10.1007/s11538-018-00560-2 . ПМК 6397306 . ПМИД 30607882 .
- ^ Вули, Т.Э., Бейкер, Р.Э. , Майни, П.К. , Глава 34, Теория морфогенеза Тьюринга . В Коупленд, Б. Джек ; Боуэн, Джонатан П .; Уилсон, Робин ; Спревак, Марк (2017). Руководство Тьюринга . Издательство Оксфордского университета . ISBN 978-0198747826 .
- ^ Мейнхардт, Х. (1982). Модели формирования биологических закономерностей . Академическая пресса .
- ^ Мюррей, Джеймс Д. (9 марта 2013 г.). Математическая биология . Springer Science & Business Media. стр. 436–450. ISBN 978-3-662-08539-4 .
- ^ Гриндрод, П. Паттерны и волны: теория и применение уравнений реакции-диффузии, Clarendon Press (1991)
- ^ Смоллер, Дж. Ударные волны и уравнения реакции-диффузии, Springer (1994)
- ^ Кернер Б.С., Осипов В.В. Автосолитоны. Новый подход к проблемам самоорганизации и турбулентности, Kluwer Academic Publishers (1994).