生命数学:科学家开发出胚胎发育的数学模型

生命系统自组织研究的科学突破。

来源:安全实验室新闻频道

生命系统自组织研究的科学突破。

在《美国国家科学院院刊》杂志上发表的一项新研究中,奥地利科学技术研究所(ISTA)科学家 David Brückner 和 Gasper Tkacsik 提出了一个数学模型,分析了自组织特征过程哺乳动物胚胎发育阶段。该模型预测了此类细胞相互作用的最佳参数,这使得用通用数学语言描述该过程成为可能。

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自组织是系统在不受外部影响的情况下独立创建新结构的能力,例如在鱼群或鸟群中可以观察到这种能力。在胚胎发育过程中,细胞利用化学信号相互交流,使它们能够协调行动并确定它们在体内的功能,无论是检测视觉刺激的眼细胞还是帮助消化食物的肠道细胞。

由于这种交互,开发过程同步协调地发生,不需要集中控制。每个细胞都会响应来自相邻细胞的信号,这确保了细胞集体的自组织。因此,多细胞生物体是从一个受精卵发育而来的。

NOMIS 博士后和 ISTA 研究员 David Brückner 对自组织过程的理论理解感兴趣。他的研究重点是胚胎发育,这是一个受遗传学和细胞间通讯控制的复杂过程。尽管存在不可预测的因素(物理学家称之为“噪音”),胚胎结构仍然可靠且一致地形成。

尽管该模型已经成功应用于基于化学和机械线索的三种不同的发育模型,但将其应用于发育系统的实验记录还需要进一步的工作。