La parte posterior de un tigre podría haber sido un lienzo en blanco. En cambio, la naturaleza pintó al gato grande con rayas paralelas, espaciadas uniformemente y perpendiculares a la columna vertebral. Los científicos no saben exactamente cómo se desarrollan las rayas, pero desde la década de 1950, los matemáticos tienenestado modelando posibles escenarios. Sistemas celulares el 23 de diciembre, los investigadores de Harvard ensamblan una gama de estos modelos en una sola ecuación para identificar qué variables controlan la formación de bandas en los seres vivos.
"Queríamos un modelo muy simple con la esperanza de que fuera una imagen lo suficientemente amplia como para incluir todas estas explicaciones diferentes", dice el autor principal Tom Hiscock, estudiante de doctorado en el laboratorio de biología de sistemas de Sean Megason en la Facultad de Medicina de Harvard. "Ahorapregúntese qué es común entre las hipótesis moleculares, celulares y mecánicas sobre cómo los seres vivos orientan las direcciones de las rayas, que luego le pueden decir qué tipo de experimentos distinguirán o no entre ellos ".
Las rayas son sorprendentemente simples de modelar matemáticamente y gran parte del trabajo inicial sobre el tema fue de Alan Turing de la fama "The Imitation Game". Estos patrones surgen cuando las sustancias que interactúan crean ondas de altas y bajas concentraciones de, por ejemplo,un pigmento, químico o tipo de célula. Lo que el modelo de Turing no explica es cómo las rayas se orientan en una dirección particular.
La investigación de Hiscock se centró en la orientación, por ejemplo, por qué las rayas de tigre son perpendiculares a su cuerpo mientras que las rayas de pez cebra son horizontales. Una sorpresa de su modelo integrado es que solo se necesita un pequeño cambio en el modelo para cambiar si las rayas son verticales ohorizontal. Lo que no sabemos es cómo esto se traduce en seres vivos, entonces, para un tigre, ¿cuál es la variable que impulsa el desarrollo de rayas perpendiculares?
"Podemos describir lo que sucede en la formación de rayas usando esta ecuación matemática simple, pero no creo que sepamos los detalles esenciales de exactamente qué moléculas o células están mapeando la formación de rayas", dice Hiscock. Existen mutantes genéticosque no puede formar franjas o hacer manchas, como en el pez cebra, pero "el problema es que tienes una gran red de interacciones, por lo que cualquier número de parámetros puede cambiar el patrón", agrega.
Su modelo maestro predice tres perturbaciones principales que pueden afectar la orientación de las franjas: una es un cambio en el "gradiente de producción", que sería una sustancia que amplifica la densidad del patrón de franjas; la segunda es un cambio en el "gradiente de parámetros", una sustancia quecambia uno de los parámetros involucrados en la formación de la banda; y el último es un cambio físico en la dirección del origen molecular, celular o mecánico de la banda.
Aunque este documento se basa en la teoría, Hiscock cree que estamos cerca de tener las herramientas experimentales que pueden descifrar si las matemáticas son ciertas en los sistemas vivos.
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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