`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Математическая модель для полос животных

+22
голоса

Спина тигра могла бы быть чистым холстом. Вместо этого природа расписала большую кошку параллельными полосами, равномерно распределенными и перпендикулярными к позвоночнику. Ученые не знают точно, как образовались полосы, но с 1950-х годов математики моделируют возможные сценарии. В журнале Cell Systems исследователи из Гарварда собрали целый ряд таких моделей в одно уравнение, чтобы определить, какие переменные управляют формированием полос в живых организмах.

«Мы искали очень простую модель в надежде, что она даст достаточно общую картину, которая включала бы все различные объяснения, - сказал ведущий автор Том Хискок (Tom Hiscock), аспирант в Лаборатории системной биологии Шона Мегасона (Sean Megason) в Гарвардской медицинской школе. - Теперь мы можем спросить, что является общим в молекулярных, клеточных и механических гипотезах о том, как живые существа ориентируют направления полос, которые затем могут сказать вам, какие типы экспериментов будут (или не будут) находить различия между ними».

Полоски удивительно просты для математического моделирования (наиболее ранней была работа по этому вопросу Алана Тьюринга). Эти картины возникают, когда взаимодействующие вещества создают волны высоких и низких концентраций, например, пигмента, химикалий или типов клеток. Что модель Тьюринга не объясняет, так это как полоски ориентируются в одном определенном направлении.

Исследование Хискока было сосредоточено на ориентации, например, почему полосы у тигра перпендикулярны к его позвоночнику, в то время как у аквариумной рыбки данио-рерио полосы расположены горизонтально. Один сюрприз интегрированной модели Хискока заключается в том, что лишь небольшое изменение в модели переключает полосы из вертикальных в горизонтальные. Однако мы не знаем, как это транслируется на живые существа, к примеру, какая переменная определяет развитие перпендикулярных полос у тигра?

«Мы можем описать, как происходит образование полос с помощью простого математического уравнения, но я не думаю, что мы знаем мельчайшие подробности того, какие именно молекулы или клетки картируют образование полос», - говорит Хискок. Существуют генетические мутанты, которые не могут образовывать полосы или вместо полос образуют пятна, как например, данио, но "проблема в том, у вас есть большая сеть взаимодействий, и поэтому любое количество параметров может изменить картину", добавляет он.

Модель Хискока предсказывает три основных возмущения, которые могут повлиять на ориентацию полос: одно – изменение в "градиенте производства" вещества, усиливающего плотность полос; второе – изменение "градиента параметра" – вещества, которое изменяет один из параметров, участвующих в формировании полос; и последнее – физическое изменение в области молекулярного, клеточного, или механического происхождения полосы.

Хотя это теоретическая статья, Хискок считает, что они близки к получению экспериментальных инструментов, которые могут показать, справедлива ли математика для живых систем.

Математическая модель для полос животных

Это изображение показывает моделирование полос Тьюринга. Слева – полосы распределены равномерно, но их направление случайно. Справа – градиент сигнала активации клеток создал полосы, расположенные в одном направлении

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT